Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Neuroscience

Спектроскопия диффузного отражения: Получение капиллярного пополнения тест под один палец

doi: 10.3791/56737 Published: December 2, 2017

Summary

Этот протокол описывает, как использование диффузных поляризации спектроскопии может улучшить клинической полезности капиллярного пополнения теста. Мы предлагаем более подробный анализ курса капиллярного пополнения в здоровых добровольцев, используя диффузного отражения спектроскопии видео и новые конечные точки информатики.

Abstract

Капиллярные пополнения тест был введен в 1947 году, чтобы помочь оценить кровообращения статус в тяжелобольных пациентов. Руководящие принципы широко заявить, что пополнение должно произойти в течение 2 сек после выпуска 5 s фирмы давления (например, врача палец) в нормальной здоровой спине пациента. Медленнее время пополнения указывает перфузии плохой кожи, которое может быть вызвано условиями, включая сепсис, потеря крови, гипоперфузии и гипотермии. С момента своего появления обсуждался клинической полезности теста. Сторонники указывают свои возможности и простоту и утверждают, что он может указывать изменения в сосудистой статус раньше, чем изменения в жизненно важных признаков например сердечного ритма. Критики, с другой стороны, подчеркивается, что отсутствие стандартизации в как испытание проводится и весьма субъективный характер оценки невооружённым глазом, а также тест восприимчивость к факторам окружающей среды, заметно снижает клиническое значение. Целью настоящей работы является подробно описать курс пополнения события и предложить потенциально более объективным и точным конечной значения для капиллярной пополнить тест с использованием спектроскопии диффузных поляризации.

Introduction

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Оценки и установления очередности тяжелобольных пациентов центров на классические признаки артериального давления (ад), частоты сердечных сокращений (HR), частота дыхания (ОР), насыщение кислородом и тела температуры1. Изменения в этих параметрах появляются сравнительно поздно в ходе ухудшение кровообращения. К примеру в кровоизлияние, уменьшение BP не произойдет до тех пор, пока потеря крови становится умеренной до тяжелой2, и HR увеличение также может быть нечувствительным и неспецифическим маркер3.

Капиллярного пополнения испытание (CR) может предложить проявлением ранее начавшимся распадом кровообращения, как считается, что время пополнения изменить до жизнедеятельности, а также клиническое появление холодная, липкая, пестрые кожи и1,4 , 5. капиллярный пополнения тест обычно выполняют приложения и затем выпуска фирмы бланширования давление на кожу с времени (в секундах) возвращения крови к области бланшированные. Согласно руководящим принципам пополнение должно происходить в течение 2 секунд после выпуска 5 секунд фирмы давления (например, врача палец) в нормальных здоровых пациента лежа6. Для теста обосновывается, что медленнее пополнения время укажет перфузии плохой кожи, возможно вызваны одним из ряда критических событий, таких как сепсис, потери крови, острой сердечной недостаточности или гипотермии.

В настоящее время существует консенсус на современный метод для выполнения CR тест6,,78,9,10. Спорные вопросы включают в себя отсутствие стандартизации фактической бланширование маневр и зависимость от субъективных (то есть, невооруженным глазом) оценки пополнения конечной точки7,9,11. Кроме того есть признаки того, что гендерные влияет CR время12,13. Температура, как внешнего, так и кожи, как известно, влияет на время капиллярного пополнения, но в какой степени не ясно. Наконец использование различных измерений сайтов, периферической и Центральной, вероятно является еще одной причиной разброса результатов с несколько исследований в этой области14,15.

В настоящей работе мы использовали систему оптического биоинженерии для записи курса возвращения крови и последующее гиперемирована ответ, видели в ходе испытания CR. Система использует диффузных поляризации спектроскопии для количественного определения и описания, более подробно, чем это возможно с невооруженным глазом, время и курс капиллярного пополнения. Система включает в себя стандартный цифровой фотоаппарат, оснащен внешней светящееся кольцо с 92 белых светодиодов и специально разработанного программного обеспечения. Линзы и фильтры две поляризации, придает ортогонально перед светодиодов, блокировать свет, что непосредственно отражается от поверхности кожи, позволяя только свет, который стал деполяризованный в ткани до камеры. Это создает образ «суб эпидермального» ткани до глубины примерно 0,5 мм. Изображение делится на ее цвет плоскости и красный и зеленый содержание для каждого пикселя вычисляется, генерации значения, что соответствует концентрации ткани16красных кровяных клеток. В режиме видео, временное разрешение системы составляет 0,02 s.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Исследование, описанные здесь местные этических руководящих принципов и был одобрен Советом региональных этических обзоров в Линчепинг (разрешение № 2015/99-31).

1. информированное согласие и скрининг

  1. Получения информированного согласия от субъекта.
  2. Экран согласно критериев включения/исключения.
    Примечание: Критерии включения были: (i) здоровых взрослых > 18 лет, (ii) способный понимать письменную и устную информацию и (iii) обеспечивает устного и письменного согласия. Критерии исключения были: (i) не в состоянии или не желают обеспечить информированное согласие, (ii) текущих кожи условий, (iii) сердечно-сосудистых заболеваний, (iv) лекарства, которые могут вмешиваться в функции сосудистого. Оральные контрацептивы разрешены. Если субъект использует оральные контрацептивы, это должно быть отмечено на предмет файла протокола, (v) шрам бесплатно и не ушиб кожи лба, (vi) не потребление кофеина и табака 2 ч до начала тестирования и (vii) не напряженной физической активности по крайней мере 2 h pr IOR для начала теста.

2. акклиматизации и настройка оборудования

  1. Пусть испытуемого акклиматизироваться по крайней мере 20 минут в лежачем положении до начала испытания.
    Примечание: Исправить позиционирования субъекта и оборудование отображается в дополнительном рисунок 1.
  2. Настройка камеры запись капилляра пополнить тесты, используя назначенный программное обеспечение и цифровой камеры (см. таблицу материалы).
    1. Подключите USB-кабель к фотокамере и компьютеру и отрегулировать настройки камеры в режим видеосъемки.
    2. Включите камеру и убедитесь, что он подключается к компьютеру.
    3. Запустите программное обеспечение камеры с дистанционным управлением (см. Таблицу материалы).
    4. Выключить окружающий свет и поверните экран компьютера вне области измерений.

3. сбор данных

  1. Нажмите кнопку «вид жизни» (Sic) кнопку и нажмите «Старт».
  2. Переключение между «видео» и «TiVi» режиме, нажав кнопки радио (это не влияет на запись, только на экране презентация). Убедитесь, что живой видео поток лба субъекта видна на дисплее камеры и на экране компьютера.
  3. Настройте камеру на высоту примерно 15 см непосредственно выше лба субъекта.
  4. Убедитесь, что фокус камеры имеет значение «AF» (автофокусировка).
  5. Спросите вопрос держать голову еще в течение испытания и воздерживаться от говорить. Сообщите при условии, что это ОК, чтобы держать его глаза закрыты во время испытания, сказав: «пожалуйста, поместите вашу голову на этот подушече и держать голову еще в течение теста. Пожалуйста не говорите в течение 20 секунд, которые тест будет продолжаться. Вы можете держать ваши глаза закрыты за все время, если вы обнаружите, что свет слишком яркий».
  6. Не перемещать камеру во время записи.
  7. В окне «жизнь» найти и нажмите кнопку «Запись HD» для начала непрерывную запись 20 s. Обратите внимание, что продолжительность записи (мин), можно увидеть на дисплее камеры; первые 5 s записи является приобретение обычных капиллярной крови концентрацию лоб.
  8. В конце 5 s базовой записи, применять фирма бланширования давление в области измерения использования 5 s. указательный палец с пластиковой чайной между палец и лба для изоляции уравнения и температуры давления.
  9. Давление и быстро снять экзаменатор палец и пластиковые ложка из области измерения.
  10. Продолжить запись для другой 10 s захватить последующих гиперемирована ответ.
  11. Остановите запись, нажав кнопку «Стоп» в окне «жизнь».
  12. После того, как запись остановлена, появится окно для сохранения и именования файла (в формате .mov); Выберите папку и имя для видео. Не отсоединяйте камеру от компьютера во время загрузки видео в папку на компьютере.

4. анализ данных

  1. Продолжить выполнение анализа и кривой строительство изображения с программным обеспечением, посвященный анализу (см. Таблицу материалы).
  2. Запустите программное обеспечение для анализа, дважды щелкнув значок на рабочем столе.
  3. После запуска программного обеспечения, на главном экране, выберите «Страница фильма.»
  4. В окне «Страница фильма» нажмите «Загрузить фильм.» Подождите, пока программное обеспечение для загрузки и анализа фильма. Это может занять несколько минут в зависимости от размера видео файла.
  5. После завершения загрузки и анализа фильма, нажмите «Сохранить как изображение» и ждать программное обеспечение для анализа видео.
    Примечание: Это будет автоматически создать новую папку на компьютере, содержащем видео последовательности разделены на отдельные jpeg изображений.
  6. После завершения разделения видео на отдельные jpeg изображения, найдите и выберите «Обрезать изображения страницы» в окне главного экрана.
  7. На «странице урожая изображения» нажмите «Первая фотография» и перейдите в папку, содержащую фотографии jpeg с видео и выберите первую фотографию для анализа; программное обеспечение будет автоматически выбирать следующие фотографии этого пакета.
  8. Выберите меню «Правка» и выберите между круглые или прямоугольные маркеры для региона интерес.
  9. В окне «Выбрать фотографии» найдите поле «Фактические фото» и введите имя первого фото в пакете, где следователя палец полностью убирается из области измерения. Чтобы найти это фото, просмотрите папку, содержащую отдельные фотографии из видео.
  10. Выберите область интереса, нажав и удерживая левую кнопку мыши и нарисуйте круг или прямоугольник в окне фото, которое находится в пределах границ области бланшированные. Выбранной области интереса автоматически применяется ко всем фотографиям партии.
  11. Нажмите в меню «Файл» и выберите «Сохранить ROI», чтобы сохранить расположение выбранного региона, представляющих интерес для будущей справки.
  12. Нажмите на кнопку «Кривая трекер» и ждать программное обеспечение для анализа области интереса.
  13. После того, как откроется окно tracker кривой, изменение концентрации красных кровяных клеток для выбранного региона интерес в течение теста отображается в виде кривой. На экране презентация можно изменить, нажав различных радио-кнопки. Это не повлияет на raw-данных.
  14. Нажмите кнопку «Экспорт данных» и сохраните запись необработанных данных для дальнейшего анализа.
  15. В запись необработанных данных перейдите в столбец с именем «Значения интенсивности TiVi.» Создать три новых столбцов рядом с этот столбец «номер изображения», «длительность» и «капиллярной пополнения время», начиная с 1 s, 0 s и 0 s и с инкрементации 1 s, 0.02 s и 0.02 s, соответственно.
    Примечание: «Капиллярные время пополнения» соотносится с время последующей реакции к выпуску бланширование давления и начинается в среднее значение, которое представляет первую фотографию, где следователя палец полностью убирается из области измерения.
  16. Удалите значения между базовым и капиллярной пополнения время, как эти только содержат шума, создаваемого следователя указательный палец и пластиковые ложка во время бланширование маневр.
  17. Вычислить среднее значение для измерения базовых (первые 5 s записи).
  18. Найти первое значение, которое равно или превышает вычисляемый Среднее базовое значение и к сведению время в столбце «Капиллярные пополнить время». Этот момент представляет «время вернуться к базовой линии 1».
  19. Найти самое высокое среднее значение интенсивности значения, созданные после выпуска давления и отметить точку времени в столбце «Капиллярные время пополнения». Этот момент представляет «Время пик».
  20. Найти второе значение, которое меньше или равно вычисляемый среднее значение для измерения базовых и Примечание момент времени в столбце «Капиллярные время пополнения». Этот момент представляет «время вернуться к базовой 2».

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Съемки курс капиллярного заправки генерирует огромное количество данных, не представляется возможным получить путем оценки невооруженным глазом. Мы предлагаем здесь новые конечные точки для дальнейшего улучшения юзабилити тестирования CR как ранним признаком ухудшения кровообращения статус. Мы называем эти конечные точки: «Базовые,» «Нулевой крови» (или «BZ»), «время вернуться к базовой 1» (или «tRtB1»), «Время до пика» или «ТПК» «Базовый» значение получается путем вычисления среднее значение всех значений, полученных в ходе 5 s базового измерения. «Кровь ноль» является средняя величина накопленного первое изображение бланшированные района сразу же после выпуска давление. Определение «tRtB1» является время, в секундах, после освобождения бланширование давления до тех пор, пока значение области бланшированные равна или выше значение «базовый». «ТПК» соответствует времени, в который записывается наибольшее значение. Рисунок 1 показывает выбор обычных фотографий и цветных изображений из теста выполняется на лбу здоровый мужчина добровольно при комнатной температуре. Рисунок 2 показывает представитель кривой от капиллярной пополнения тест от такой же тест, как описано выше. Время измерения изображены теста было 3 мин, время не применяется в клинической ситуации, но, иллюстрирующие, как долго он принимает до значения обратно к значению базового.

Figure 1
Рисунок 1: капиллярные пополнить ответ в здоровых добровольцев. Выбор обычных фотографий (верхняя строка) и коррелированных цветных изображений (нижний ряд) от капиллярной пополнения тест, выполняемый на лбу мужчина здоровых добровольцев. (A) показывает лоб предварительное применение давления, бланшированные района сразу же после освобождения давления (B) и гиперемирована ответ (C). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Figure 2
Рисунок 2: подробный профиль капиллярного пополнения ответа с конечными точками, предложенные. График показывает курс капиллярного заправки, как изменения в красных клеток крови концентрации со временем, на лбу здоровый мужчина добровольцев и новой предложил конечные точки, порожденных анализа диффузного отражения спектроскопии видео. «Базовый» значение получается путем вычисления среднее значение всех значений, полученных в ходе 5 s базового измерения. «Кровь ноль» является средняя величина накопленного первое изображение бланшированные района сразу же после выпуска давление. Определение «tRtB1» является время, в секундах, после освобождения бланширование давления до тех пор, пока значение области бланшированные равна или выше значение «базовый». «ТПК» соответствует времени, в который записывается наибольшее значение. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Дополнительные рисунок 1: измерение установки и позиционирования по предмету. На рисунке показана представитель установки для измерения ЧР ответ на лбу в теме отдыха, здоровой. Фильтры поляризации и свинец свет кольца монтируются на стандартный цифровой фотоаппарат. Фотокамера прикреплена к стабильный штатив с гибким, 3-полосная регулируемые головой, позволяя для правильного позиционирования. Фирма давление применяется к области измерения для 5 s с помощью стандартных, пластиковые ложка. Обратите внимание, что рассеянный свет должен быть серым и избежать интерференции с измерением. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы загрузить этот файл.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Для того, чтобы получить лучшие результаты с системой, должна контролироваться изменчивости, вызванной экологическими факторами. Все окружающего света должны быть выключены. Камеры должны располагаться в вертикальное выравнивание в области измерения. Для того, чтобы обеспечить постоянное измерение площади, предметы не должны переместить или разговаривать во время измерения. По той же причине Камера предпочтительно монтируется на стенде чтобы избежать движения и поддерживать постоянное расстояние в область измерения. Испытуемые должны избегать кофеина17, табак18и19 жесткие упражнения по крайней мере два часа перед началом испытания и отдохнуть за 20 мин до начала измерений, так как эти факторы, как известно, влияет на микроциркуляцию. Испытуемые должны быть в лежачем положении на сайте измерения на уровне сердца, чтобы избежать позиционные перераспределения объема крови. Комнатной температуры и температуры кожи должны быть проверены, как температура, как известно, влияет на время пополнения,20,,21.

Есть другие альтернативы биоинженерии для оценки невооруженным глазом и представлена техника, которая может использоваться для измерения ЧР тест. Большинство из этих методов использовать изменения в поляризованных или неполяризованное свет после отражения кожи22,23,24 . Другие методы измерения изменения в цвете кожи с помощью видеокамеры25, который возможно наиболее близок к клинической ситуации. Кроме того, косвенные меры потока крови может быть достигнуто путем корреляции температуры поверхности изменения в дермальный крови поток26. Эти альтернативные методы предназначены для измерения ограниченной зоне кожи или предназначены для использования только на одном сайте анатомические (например, пальцы)23,24,25.
С этой новой системой можно переключаться между видео и фотографии и захватить большой площади, например, конечности или даже всего тела, при необходимости, с высоким временным и пространственным разрешением. Мы следовательно утверждают, что это привлекательный метод для дальнейших физиологических и патофизиологические характеристика капиллярного пополнения ответа.

Следует отметить, что камеры системы и кожи, бланширования маневр описал и используется здесь предназначены для исследовательских целей и еще не оптимизированы для клинического использования. Чтобы полностью использоваться как метод для мониторинга тяжелобольных пациентов, системе необходимо миниатюрных и упрощена. Идеально камеры системы должны быть интегрированы с устройством, которое обеспечивает стандартизированные бланширование давления и представляет физиологически соответствующие индикации мгновенно. Хотя мы находимся на ранней стадии расследования основные физиологии CR ответ, мы считаем, что большинство из этих проблем могут управляться технологического развития.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Никакой финансовой поддержки от WheelsBridge AB участвовала в проведении этого исследования. Автор JH работает Совет графства Эстергётланд, но имеет роялти соглашение с WheelsBridge AB. Старший автор CDA имеет полный академический пост, но и ограниченное участие в WheelsBridge AB.

Acknowledgments

Мы хотели бы выразить нашу признательность сотрудникам Линчепинга шведского агентства обороны (FOI) и центра медицины катастроф и травматологии (КМК) за их поддержку.

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

  1. Strehlow, M. C. Early identification of shock in critically ill patients. Emerg Med Clin North Am. 28, (1), 57-66 (2010).
  2. Advanced Life Support, G. Acute Medical Emergencies. Wiley-Blackwell. 67-84 (2010).
  3. 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).
  4. De Backer, D., Ortiz, J. A., Salgado, D. Coupling microcirculation to systemic hemodynamics. Curr Opin Crit Care. 16, (3), 250-254 (2010).
  5. 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).
  6. Advanced Life Support, G. Acute Medical Emergencies. Wiley-Blackwell. 55-65 (2010).
  7. Lewin, J., Maconochie, I. Capillary refill time in adults. Emerg Med J. 25, (6), 325-326 (2008).
  8. 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).
  9. Otieno, H., et al. Are bedside features of shock reproducible between different observers? Arch Dis Child. 89, (10), 977-979 (2004).
  10. 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).
  11. Klupp, N. L., Keenan, A. M. An evaluation of the reliability and validity of capillary refill time test. The Foot. 17, 15-20 (2007).
  12. 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).
  13. Schriger, D. L., Baraff, L. Defining normal capillary refill: variation with age, sex, and temperature. Ann Emerg Med. 17, (9), 932-935 (1988).
  14. 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).
  15. 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).
  16. Doherty, J., et al. Sub-epidermal imaging using polarized light spectroscopy for assessment of skin microcirculation. Skin Res Technol. 13, (4), 472-484 (2007).
  17. 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).
  18. 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).
  19. Lenasi, H., Strucl, M. Effect of regular physical training on cutaneous microvascular reactivity. Med Sci Sports Exerc. 36, (4), 606-612 (2004).
  20. 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).
  21. 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).
  22. Blaxter, L. L. An automated quasi-continuous capillary refill timing device. Physiological measurement. 37, 83-99 (2016).
  23. Bordoley, A., Irwin, R., Kalyani, V., MacDonald, C., Standish, D. D1GIT: Automated, temperature-calibrated measurement of capillary refill time. (2012).
  24. 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).
  25. 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).
  26. Cohen, J., et al. Monitor to Measure Dermal Blood Flow in Critically Ill Patients: Study. International Scholarly Research Notices. 578316, e578316 (2013).
Спектроскопия диффузного отражения: Получение капиллярного пополнения тест под один палец
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

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).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter