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Neuroscience

拡散反射率分光: 取得 1 つの親指の下の毛細血管リフィル テスト

doi: 10.3791/56737 Published: December 2, 2017

Summary

このプロトコルでは、拡散反射光の偏光分光学の使用が毛細血管リフィル テストの臨床的有用性を向上する方法について説明します。拡散反射率分光法ビデオと新しい情報学的エンドポイントを使用して健康なボランティアで毛細血管リフィルのコースのより詳細な分析をお勧めします。

Abstract

毛細血管リフィル テストは、批判的に病気の患者の循環動態を見積もるために、1947 年に導入されました。その詰替 2 内発生状態の一般的ガイドライン 5 を解放した後 s 通常の健康的な仰臥位患者 (例えば医師の指で) 会社の圧力の s。遅い詰替時刻は、敗血症、血損失、低灌流、低体温症などの条件によって発生することができます悪い皮膚の血流を示します。導入以来、テストの臨床的有用性が議論されています。擁護派はその実現性とシンプルさを指摘し、心拍数などのバイタル サインの変化よりも早く血管の状態の変化を示すことができることを主張します。批評家は、その一方で、テストの実行方法の標準化の欠如と環境要因」、テストの感受性と同様、肉眼評価の非常に主観的な性質は著しく臨床的価値を下げることを強調します。本研究の目的は、詰替イベントのコースの詳細に説明し、潜在的に多くの目的を示唆して毛細血管の正確なエンドポイント値補充テスト拡散反射光の偏光分光法を用いたします。

Introduction

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評価および古典的なバイタル サイン血圧 (BP)、心拍数 (HR)、呼吸 (RR)、酸素飽和度、ボディ温度1の批判的に病気の患者センターの選別。これらのパラメーターの変化は、循環の悪化の過程で比較的遅く表示されます。例えば、出血、出血量が中等度から重度の2、心拍増加に小文字を区別しないと非特異的マーカー3することができますまで BP の低下は発生しません。

毛細血管リフィル (CR テスト) は、詰替時間はバイタル サインとして冷たい、じめじめした、まだらにされた皮1,4の臨床出現前に変更と考えられる初期の循環虚脱の以前の適応があります。,5します。 アプリケーションによって通常毛細血管リフィル テストが実行され、離します会社ブランチングの湯通しの領域への血のリターンの秒単位でタイミングで皮膚に圧力。ガイドラインによると、通常健康な仰臥位患者6(例えば医師の指で) 会社の圧力の 5 秒のリリース後 2 秒以内詰替が行われます。テストのための理論的根拠は遅い詰替時間が悪い皮膚灌流、可能な敗血症、出血、急性心不全、低体温症などの重大なイベントの数の 1 つによって引き起こされるを示すでしょう。

現時点では、CR テスト6,7,8,9,10を実行するための最先端の方法に関するコンセンサスはありません。争点は、実際にブランチングやると主観的な依存の標準化の欠如 (すなわち肉眼) 詰替エンドポイント7,9,11の評価。さらに、性別影響 CR 時間12,13している兆候があります。温度、周囲温度と皮膚毛細血管再充満時間に影響を与える知られているが、どの程度まで明確ではありません。最後に、異なる測定サイト、周辺機器または、セントラルの使用はおそらくこのエリア14,15でいくつかの研究の結果の可変性のさらなる原因です。

現在の仕事で、血と CR テスト中に見られるその後の充血している応答の戻り値のコースを記録する光工学システムを使いました。システムでは、拡散反射光の偏光分光定量化可能な肉眼と時間、毛細血管リフィルのコースよりも詳細に記述して利用しています。システムには、92 の白色 Led と特別に開発されたソフトウェアの外部光リング装備標準的なデジタル カメラが装備されています。レンズと Led の前で直交接続 2 つの偏光フィルターに直接カメラに到達する組織における分極になる唯一の光をできるように皮膚の表面から反映されて光をブロックします。これは 0.5 mm 程度の深さに組織の「サブ表皮」イメージを生成します。その色面に画像を分割し、ピクセルごとに赤と緑のコンテンツを計算すると、赤血球の16の組織濃度に対応する値を生成します。システムの時間分解能は、ビデオ モードで、0.02 秒。

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Protocol

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ここで説明した研究は、ローカル倫理ガイドラインに従った、リンシェーピング (許可番号 2015/99-31) の地域の倫理審査委員会によって承認されました。

1. インフォームド コンセントとスクリーニング

  1. サブジェクトからインフォームド コンセントを取得します。
  2. 選択/除外基準によると画面します。
    注: 選択基準であった: (i) 健康な成人 > 18 歳の (ii) (iii) の筆記と口頭の情報を理解することは、口頭および書面による同意を提供します。除外基準であった: (i) できませんまたはインフォームド コンセント、(ii) 進行中の皮膚の状態、(iii) 心血管疾患、血管機能に干渉することができます (iv) 薬を提供するために不本意です。経口避妊薬が許可されます。件名は、このする必要があります経口避妊薬を使用している場合件名のプロトコル ファイル、(v) 瘢痕に記載されている無料と非打撲皮膚の額、(vi) のカフェインやタバコのテスト、および (vii) の発症する前に 2 h のない摂取量ない精力的な身体活動の少なくとも 2 h prテストの発症に ior。

2. 順化、機器のセットアップ

  1. 少なくとも 20 分テストの発症する前に仰臥位で慣らすテスト対象をしましょう。
    注: 正確な被写体の位置決めと装置は補足図 1 に示します。
  2. (材料の表を参照してください) 指定されたソフトウェアとデジタル カメラを用いた毛細血管リフィル テストのカメラの記録を設定します。
    1. カメラとコンピューターに USB ケーブルを接続し、ビデオモードにカメラの設定を調整します。
    2. カメラをオンに、それはコンピューターに接続するかどうかを確認します。
    3. カメラのリモート制御ソフトウェアを起動 (材料の表を参照してください)。
    4. 周囲の光を切り、測定エリアからコンピューターの画面を有効にします。

3. データ集録

  1. 「人生の表示」をクリックして (Sic) ボタンを押し「スタート」.
  2. 'Video' モードとラジオ ボタンをクリックして '事業' モードの切り替え (のみ、記録には影響しません、オンスクリーン プレゼンテーション)。被験者の額の生きているビデオ ストリームがカメラのディスプレイに、コンピューターの画面に表示されていることを確認します。
  3. 被験者の額の真上約 15 cm の高さにカメラを調整します。
  4. カメラのフォーカスが"AF"(オート フォーカス) に設定されていることを確認します。
  5. テストの期間のためにまだ彼/彼女の頭を維持して控えに件名を求めます。言って、テスト中に閉じた彼/彼女の目を維持することが [ok] 件名を知らせる:「この枕上頭を配置して、テスト期間ためにまだあなたの頭を維持しますください。テストは最後の 20 秒間に話をしないでください。光を見つける場合に全体の時間のため閉鎖あなたの目を保つことができるあまりにも明るい」。
  6. 録音しながらカメラを動かさないでください。
  7. 「人生の表示」ウィンドウを見つけるし、「HD 記録」をクリックして記録 (秒) の時間、カメラのディスプレイに見ることができる 20 の s. 注意の連続録音を開始するには最初の 5 s 記録の額の通常の毛細血管の血液濃度を取得することです。
  8. 5 の終わりに記録、ベースラインの適用圧力同等化および温度の絶縁材のための 5 s. 使用指と額の間プラスチック小さじと人差し指の測定領域に圧力をブランチング事務所。
  9. 圧力を解放し、測定エリアから審査官の指とプラスチック製のティー スプーンをすぐに撤回します。
  10. 別の 10 の記録を継続後の充血している応答を取得する s。
  11. 「人生表示」ウィンドウで「停止」をクリックして録音を停止します。
  12. 記録を停止した、省 (.mov 形式) でファイルに名前を付けるのため、ウィンドウが開きますビデオの名前、フォルダーを選択します。ビデオをコンピューター上の指定フォルダーにダウンロードしながら、コンピューターからカメラを取り外さないでください。

4. データ解析

  1. 専用解析ソフトウェアで画像解析と曲線の工事を行うに進みます (材料の表を参照してください)。
  2. 解析ソフトウェアをデスクトップのアイコンをダブルクリックして起動します。
  3. メイン画面で、ソフトウェアを開始しました「ムービー ページ」を選択します。
  4. 「ムービー ページ」ウィンドウで、"ムービーを読み込む」をクリックします。ソフトウェアをアップロードし、映画を分析するを待ちます。これはビデオ ファイルのサイズによっては数分をかかる場合があります。
  5. アップロードと映画の分析が終了したら、一度「画像として保存」をクリックし、、ビデオを分析するソフトウェアを待ちます。
    注: これは自動的に、個別の jpeg 画像に分かれてビデオ シーケンスを含むコンピューターに新しいフォルダーが作成されます。
  6. ビデオの個々 の jpeg 画像分割が完了すると、検索し、メイン画面のウィンドウで「作物画像ページ」を選択。
  7. 「作物の画像のページ」に「最初の写真」をクリックしてビデオから jpeg 画像を含むフォルダーに移動し、を分析するのには、最初の写真を選択ソフトウェアは、そのバッチの次の写真を自動的に選択されます。
  8. 「編集」メニューをクリックし、関心領域の円形または四角形のマーカーの間を選択します。
  9. 「写真を選択」ウィンドウで測定エリアから調査官の指が完全に取り消されるバッチの「実績写真」ボックスと最初の写真の名前を入力を検索します。この写真を検索するには、ビデオから個々 の写真が含まれるフォルダーを参照します。
  10. クリックしてマウスの左ボタンを押したまま関心領域を選択し、湯通しの領域の境界内にあるフォト ウィンドウの円または四角形を描画します。選択した関心領域は、バッチのすべての写真に自動的に適用されます。
  11. 「ファイル」メニューをクリックし、今後の参考のための興味の選択した領域の場所を保存する「ROI の保存」を選択します。
  12. 「曲線のトラッカー」ボタンをクリックし、関心領域を分析するソフトウェアを待ちます。
  13. 曲線の追跡ツール ウィンドウが開き、テストの持続期間のための興味の選択した領域の赤血球濃度の変化が曲線として表示されます。別のラジオ ボタンをクリックして画面上のプレゼンテーションを変更できます。これは生のデータには影響しません。
  14. 「データのエクスポート」をクリックし、、さらに分析生データのトラン スクリプトを保存します。
  15. 生データのトラン スクリプトで移動という名前の列に「意味強度 TiVi 値」「合計時間」と「毛細血管再充満時間」1 から始まる「画像番号」のこの列の横ある 3 つの新しい列を生成 s 0 s および 0 s と 1 の増分 0.02 の s、および 0.02 s、それぞれ。
    注:「キャピラリー詰替時間」ブランチング圧力のリリースに後続の反応時間と相関関係し、測定領域から捜査員の指が完全に取り消される最初の写真を表す平均値から始まります。
  16. ブランチングの演習中に捜査員の人差し指とプラスチック製のティー スプーンによって生成されるノイズを含んでいるこれらだけベースラインと毛細血管再充満時間の値を削除します。
  17. ベースライン測定値の平均値を計算 (最初の 5 s の記録)。
  18. 最初の値と等しいか、計算された平均ベースライン値とメモ「キャピラリー補充時間」列の時刻を上回るを見つけます。この時点でポイントを表す「基準 1 に戻る時間」。
  19. 最高圧力解放後に生成される値の強度の値を意味して「毛細血管リフィルひととき」欄の時間ポイントを見つけます。この時点でポイントを表す「ピーク時間」。
  20. 検索の 2 番目の値は「毛細血管リフィル時間」列でベースラインの測定と注意時点の計算された平均値以下です。この時点でポイントを表す「基準 2 に戻る時間」。

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Representative Results

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キャピラリーの補充のコースを撮影では肉眼の評価を取得することはできませんデータの膨大な量を生成します。私達は、ここでさらに循環動態の悪化の早期指標として CR テストの有用性を改善するために新しいエンドポイントを提案します。我々 はこれらのエンドポイントを呼び出す:「ベースライン」、「血ゼロ」(または"BZ")"でも「ピーク時間」または"Tpk."ベースライン 1"(または"tRtB1") に戻ります「ベースライン」値は、ベースライン測定の 5 s の中に得られたすべての値の平均値を計算することによって生成されます。「血ゼロ」圧力が解放された後すぐに、湯通し領域最初イメージから得られた平均値です。"TRtB1"の定義は、「ベースライン」値以上湯通しの領域の値が等しくなるまで分枝変数選択圧力のリリース後、秒単位での時間です。「Tpk」は、最高値を記録する時間に対応します。図 1を示しています定期的写真、テストから色分けされた画像の選択実行健康的な男性の額には、室温でボランティア。図 2は、上記のように同じテストから毛細血管リフィル テストから代表的な曲線を示します。描かれているテストで測定時間は 3 分、時間どのくらいかかるは値が基準値に戻す前に示す臨床状況では適用されません。

Figure 1
図 1: 毛細血管リフィル健康なボランティアで応答します。健康な男性ボランティアの額に正規写真 (上段) と毛細血管リフィル テストから相関色画像 (下段) の選択が実行されます。(A) 圧力、圧力 (B) のリリース後すぐに湯通しエリア、充血している応答 (C) の申込額を示しています。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください

Figure 2
図 2: 提案されたエンドポイントを持つ毛細血管リフィル対応のプロファイルの詳細します。グラフ表示は、キャピラリー補充の健全な男性の額に、時間をかけて、赤血球濃度変化としてコース ボランティアと新しい拡散反射分光法によるビデオの分析によって生成されたエンドポイントが示唆されました。「ベースライン」値は、ベースライン測定の 5 s の中に得られたすべての値の平均値を計算することによって生成されます。「血ゼロ」圧力が解放された後すぐに、湯通し領域最初イメージから得られた平均値です。"TRtB1"の定義は、「ベースライン」値以上湯通しの領域の値が等しくなるまで分枝変数選択圧力のリリース後、秒単位での時間です。「Tpk」は、最高値を記録する時間に対応します。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください

補足図 1: 測定セットアップと被写体の位置決め。安静時、健康な主題の額に CR 応答の測定の代表的なセットアップを示します。偏光フィルターとリード ライト リングは標準的なデジタル カメラにマウントされます。カメラは、正確な位置を可能にする適用範囲が広い、3 ウェイ調整可能なヘッドで安定した三脚に接続されます。5 測定エリアにしっかり圧力がかかる標準のプラスチック スプーンで s。測定との干渉を避けるために周囲の光が淡色表示されている必要があることを遵守してください。このファイルをダウンロードするここをクリックしてください

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Discussion

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システムで最良の結果を得るために環境要因による変動を制御する必要があります。すべての周囲の光をオフにする必要があります。計測領域の垂直方向の配置でカメラを配置する必要があります。定数測定領域を確保するために被験者の移動や測定中に話をしないで。同じ理由から、カメラはできれば動きを避けるために、測定領域に一定の距離を維持するためにスタンドにマウントされます。これらの要因は、微小循環に影響を与える知られているので、測定の開始前に 20 分の残りの部分で被験者はカフェイン17、タバコ18、およびテストが前に少なくとも 2 時間のハードな運動19をください。試験科目は、血液量の位置の再配布を避けるために心臓の高さで測定サイトで仰臥位でする必要があります。部屋の温度と皮膚温度監視してください、温度は詰替時間20,21に影響を与える知られています。

肉眼評価に代わるバイオ エンジニア リングと紹介したテクニック CR テストを測定するために使用可能性があります。これらの技術のほとんどは、皮膚22,23,24の反射の後偏光または偏光されていないライトの変更を利用します。その他のテクニックは、おそらく臨床状況に最も似ているビデオ カメラ25を使用して肌の色の変化を測定します。さらに、間接的な対策血流の表面温度26皮膚血流の変化に相関関連づけることによって達成されるかもしれません。これらの代替技術皮膚の限られた面積を測定するように設計、または使用は、1 つの解剖学的サイト (例えば指)23,24,25でのみ。
この新しいシステムは、ビデオと静止写真を切り替えるし、大規模な領域、例えば手足や必要に応じて、高時間・空間分解能もこの体が全体をキャプチャすることが可能です。我々 はその結果毛細血管リフィル対応のさらに生理学的および病態生理学的特性評価のための魅力的な技術であると主張します。

それは、カメラ システムとブランチング操縦およびここで使用されている皮膚は研究目的のために設計されています、臨床使用はまだ最適化されていません注意してください。完全に批判的に病気の患者を監視するための方法として使用できますが、システムを小型化、簡素化する必要があります。理想的には、生理学的関連性の高い読み出しを瞬時に提示および標準化された分枝変数選択圧力を提供するデバイスをカメラ システムと統合する必要があります。我々 は CR 応答の基本的な生理学の調査の初期の段階では、技術開発によって、これらの課題のほとんどを管理できると考えます。

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Disclosures

試験の実施に関与していた WheelsBridge AB からの財政支援はありません。著者 JH エステルイェータランド県評議会によって採用しますが、WheelsBridge 株式会社とロイヤリティ契約CDA の年長の著者は WheelsBridge ab 級でフルタイムの学術の位置も限られた関与

Acknowledgments

彼らの親切なサポートの災害医学、外傷学 (KMC) スウェーデン防衛庁 (FOI) センターのリンシェーピングのスタッフの方々 に感謝したいと思います。

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

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References

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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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