Summary
Este protocolo describe cómo el uso de la espectroscopia de polarización difusa puede mejorar la utilidad clínica de la prueba de llenado capilar. Sugerimos un análisis más detallado del curso de la recarga capilar en voluntarios sanos utilizando espectroscopia de reflectancia difusa videos y nuevas terminales informáticos.
Abstract
La prueba de llenado capilar se introdujo en 1947 para ayudar a estimar el Estado circulatorio en pacientes críticamente enfermos. Directrices del estado comúnmente ese relleno debe ocurrir dentro de 2 s después de lanzar 5 s de presión firme (p. ej., por el dedo del médico) en el paciente supina sano normal. Un tiempo de recarga más lento indica perfusión deficiente de la piel, que puede ser causada por afecciones como la sepsis, la pérdida de sangre, hipoperfusión e hipotermia. Desde su introducción, se ha debatido la utilidad clínica de la prueba. Los defensores señalan su factibilidad y sencillez y afirman que pueden indicar cambios en el estado vascular antes que los cambios en los signos vitales como frecuencia cardiaca. Críticos, por el contrario, subrayan que la falta de estandarización en cómo se realiza la prueba y la naturaleza altamente subjetiva de la evaluación del ojo, así como la susceptibilidad de la prueba a factores ambientales, reduce notablemente el valor clínico. El objetivo del presente trabajo es describir en detalle el curso del evento de recarga y sugerir potencialmente más objetivos y valores del extremo exacto para el capilar llenar prueba usando la espectroscopia de polarización difusa.
Introduction
Evaluación y clasificación de los centros de pacientes críticamente enfermos en el clásico signos vitales presión arterial (PA), frecuencia cardiaca (FC), frecuencia respiratoria (RR), la saturación de oxígeno y temperatura corporal1. Los cambios en estos parámetros aparecen relativamente tarde en el curso de deterioro circulatorio. Por ejemplo, en la hemorragia, una disminución de la PA no se producirá hasta que se convierte en la pérdida de sangre moderada a severa2y aumento de recursos humanos también puede ser un marcador insensible y3.
La prueba de llenado capilar (prueba de CR) puede ofrecer una indicación anterior de incipiente colapso circulatorio, como el tiempo de recarga se cree que cambiar antes de los signos vitales así como el aspecto clínico de piel fría, húmeda y moteado1,4 , 5. la prueba de llenado capilar se realiza típicamente por el uso y soltar de una palidez firme presión sobre la piel con el tiempo (en segundos) de la vuelta de la sangre a la zona de blanqueado. Según las pautas, recarga debe ocurrir dentro de 2 segundos después del lanzamiento de 5 segundos de presión firme (p. ej., por el dedo del médico) en el paciente supina sano normal6. El fundamento para la prueba es que un tiempo de recarga más lento indicaría la perfusión deficiente de la piel, posible causada por uno de una serie de eventos críticos tales como sepsis, hemorragia, insuficiencia cardiaca aguda o hipotermia.
Actualmente, no hay ningún consenso en un método de vanguardia para la realización de la prueba de CR de7,6,8,9,10. Temas polémicos incluyen la falta de estandarización de la maniobra real de escaldado y la dependencia subjetiva (es decir, a simple vista) evaluación de la recarga extremo7,9,11. Además, hay indicios de que el género influye CR tiempo12,13. La temperatura, tanto ambiental y de la piel, se sabe que afectan el tiempo de relleno capilar, pero hasta qué punto no está clara. Por último, el uso de sitios de medición diferente, periféricos o centrales, es probablemente una causa adicional de variabilidad en los resultados de algunos estudios en esta zona14,15.
En el presente trabajo, hemos utilizado un sistema óptico de la bioingeniería para registrar el curso de retorno de la sangre y la posterior respuesta hiperémica visto durante la prueba de CR. El sistema utiliza espectroscopia de polarización difuso para cuantificar y describir con mayor detalle que sea posible con el ojo desnudo, el tiempo y el curso de la recarga capilar. El sistema consta de una cámara digital estándar, con un anillo de luz externo con 92 LEDs blancos y software especialmente desarrollado. El objetivo y los filtros de dos polarización, conectados ortogonalmente delante de los LEDs, bloquean la luz que se ha visto directamente reflejada desde la superficie de la piel permitiendo la única luz que ha ser despolarizada en el tejido para llegar a la cámara. Esto genera una imagen "sub epidérmico" del tejido a una profundidad de aproximadamente 0,5 mm. La imagen es dividida en sus planos de color y se calcula el contenido de rojo y verde para cada píxel, generando un valor que corresponde a la concentración de tejido de células de sangre rojas16. En modo vídeo, la resolución temporal del sistema es 0.02 s.
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Protocol
El estudio descrito aquí siguieron las pautas de ética local y fue aprobado por la Junta de revisión ética regional en Linköping (permiso número 2015/99-31).
1. el consentimiento informado y proyección
- Obtener el consentimiento informado del sujeto.
- Pantalla de criterios de inclusión y exclusión.
Nota: Criterios de inclusión fueron: (i) sano adulto > 18 años de edad, (ii) capaz de entender información oral y escrita y (iii) proporciona el consentimiento oral y escrito. Criterios de exclusión fueron: (i) no se puede o no quiere proporcionar el consentimiento informado, afecciones de la piel (ii) curso, enfermedad (iii) Cardiovascular, (iv) los medicamentos que pueden interferir con la función vascular. Se permiten los anticonceptivos orales. Si el tema utiliza anticonceptivos orales debe ser no observado en el archivo de protocolo del sujeto, (v) cicatriz libre y no herido la piel de la frente, (vi) ninguna ingesta de cafeína o tabaco 2 h antes del inicio de la prueba y (vii) ninguna actividad física vigorosa al menos 2 h pr IOR al inicio de la prueba.
2. aclimatación y configuración de equipos
- Que el tema de prueba aclimatarse durante al menos 20 minutos en una posición supina antes del inicio de la prueba.
Nota: Corregir posición del sujeto y equipos se muestran en la figura complementaria 1. -
Configurar la grabación de la cámara de las pruebas de llenado capilar usando el software diseñado y cámara digital (véase tabla de materiales).
- Conecte el cable USB a la cámara y el ordenador y ajustar la configuración de la cámara en modo video.
- Encender la cámara y asegúrese de que conecta a la computadora.
- Inicie el software de control remoto de la cámara (véase Tabla de materiales).
- Apague la luz ambiente y gire a la pantalla de la computadora lejos de la zona de medición.
3. adquisición de datos
- Haga clic en la "visión de la vida" (Sic) botón y pulse "Start".
- Cambiar entre el modo de 'video' y 'TiVi' haciendo clic en los botones de radio (esto no afectará la grabación, sólo la pantalla presentación). Asegúrese de que una corriente video viva de frente al sujeto es visible en la pantalla de la cámara y en la pantalla del ordenador.
- Ajustar la cámara a una altura de aproximadamente 15 cm directamente sobre la frente del sujeto.
- Asegúrese de que el foco de la cámara está ajustado a "AF" (enfoque automático).
- Pedir el tema para mantener erguida la cabeza todavía la duración de la prueba y abstenerse de hablar. Informar al sujeto que está bien mantener sus ojos cerrados durante la prueba diciendo: "por favor, coloque su cabeza en esta almohada y la cabeza todavía para la duración de la prueba. Por favor, no hable durante los 20 segundos que dura la prueba. Puede mantener los ojos cerrados durante todo el tiempo, si encuentras la luz demasiado brillante ".
- No mueva la cámara durante la grabación.
- En la ventana "vista de la vida" busque y haga clic en "Grabar HD" para iniciar una grabación continua de 20 s. Observe que la duración de la grabación (segundos), puede verse en la pantalla de la cámara; los primeros 5 s de la grabación es adquirir la concentración normal de la sangre capilar de la frente.
- Al final de los 5 s de nivel básico de grabación, aplique una firma blanqueo presión a la zona de medición para uso s. 5 el dedo índice con una cucharilla de plástico entre los dedos y la frente para aislamiento de temperatura y compensación de presión.
- Libere la presión y rápidamente retirar el dedo del examinador y cucharadita plástica de la zona de medición.
- Continuar grabando para otros 10 s para capturar la respuesta hiperémica posterior.
- Detener la grabación haciendo clic en "Stop" en la ventana "vista de la vida".
- Una vez que la grabación se ha detenido, se abrirá una ventana para guardar y el archivo (en formato .mov); Elija una carpeta y un nombre para el video. Desconecte la cámara del ordenador, mientras que el video se descarga a la carpeta en el equipo.
4. Análisis de datos
- Proceder a realizar la construcción de la curva y análisis de la imagen con un software dedicado análisis (véase Tabla de materiales).
- Inicie el software de análisis haciendo doble clic en el icono del escritorio.
- Una vez iniciado el software, en la pantalla principal, seleccione "Página de la película".
- En la ventana "Página de la película", haga clic en "Load movie". Espere a que el software cargar y analizar la película. Esto puede tomar hasta un par de minutos dependiendo del tamaño del archivo de vídeo.
- Una vez terminada la carga y análisis de la película, haga clic en "Guardar como imágenes" y esperar a que el software analizar el video.
Nota: Esto creará automáticamente una nueva carpeta en el equipo que contiene la secuencia de vídeo dividida en imágenes jpeg individuales. - Una vez terminada la división del vídeo en imágenes jpeg individuales, busque y seleccione "Página de imágenes de cultivos" en la ventana de la pantalla principal.
- En la "página de imágenes de cultivos", haga clic en "Primera foto" y desplácese hasta la carpeta que contiene las fotos jpeg del vídeo y seleccionar la primera foto a analizar; el software seleccionará automáticamente las siguientes fotos de ese lote.
- Haga clic en el menú "Edición" y elegir entre los marcadores circulares o rectangulares para la región de interés.
- En la ventana de "Seleccionar fotos", encontrar la caja de "Foto real" y escriba el nombre de la primera foto en el lote donde dedo del investigador está totalmente retraída de la zona de medición. Para encontrar esta foto, mire a través de la carpeta que contiene las fotos individuales en el video.
- Seleccione una región de interés haciendo clic y manteniendo pulsado el botón izquierdo del ratón y dibuje un círculo o un rectángulo en la ventana de la foto que está dentro de las fronteras de la zona blanqueada. La región seleccionada de interés se aplica automáticamente a todas las fotos del lote.
- Haga clic en el menú "Archivo" y elija "Save ROI" para salvar la situación de la región seleccionada de interés para futuras consultas.
- Haga clic en el botón de "Seguimiento de la curva" y esperar a que el software analizar la región de interés.
- Una vez que se abre la ventana de seguimiento de la curva, el cambio en la concentración de glóbulos rojos para la región seleccionada de interés para la duración de la prueba se muestra como una curva. La pantalla presentación se puede cambiar haciendo clic en los botones de radio diferentes. Esto no afectará los datos en bruto.
- Haga clic en "Exportar datos" y guardar la transcripción de datos en bruto para su posterior análisis.
- En la transcripción de datos, desplácese hasta la columna llamada "Significa intensidad TiVi valores." Generar tres nuevas columnas al lado de esta columna de "número de la imagen," "tiempo total" y "tiempo de llenado capilar" a partir de 1 s, 0 s y 0 s y con un aumento de 1 s, 0.02 s y 0.02 s, respectivamente.
Nota: "Tiempo de llenado capilar" se corresponde con el momento de la reacción posterior a la liberación de la presión de escaldado y comienza en el valor medio que representa la primera foto donde el dedo del investigador está totalmente retraída de la zona de medición. - Eliminar los valores entre basal y el tiempo de relleno capilar, ya que éstos sólo contiene ruido generado por el dedo índice y cucharadita plástica del investigador durante la maniobra de escaldado.
- Calcular un valor medio para la medición de línea de base (primeros 5 s de la grabación).
- Encontrar el primer valor que iguala o supera el valor de referencia promedio calculado y nota el tiempo en la columna de "Tiempo del repuesio capilar". Este momento representa el "tiempo para volver a la línea de base 1".
- Encontrar el más alto significa el valor de la intensidad de los valores generados después de liberar la presión y observe el punto del tiempo en la columna "Tiempo de llenado capilar". Este momento representa "El tiempo al pico".
- Encontrar el segundo valor que es menor o igual que el valor medio calculado para la medición de línea de base y nota el momento en la columna "Tiempo de llenado capilar". Este momento representa el "tiempo para volver a base 2".
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Representative Results
Película del curso de la recarga capilar genera grandes cantidades de datos no es posibles obtener el gravamen del ojo desnudo. Aquí sugerimos nuevas terminales para mejorar aún más la utilidad de la prueba de CR como un indicador temprano de deterioro del Estado circulatorio. Llamamos a estos extremos: "Línea de base," "Sangre cero" (o "BZ"), "hora de volver a la línea de base 1" (o "tRtB1"), "Tiempo a pico" o "Tpk." El valor de "Referencia" deriva calculando un valor medio de todos los valores obtenidos durante la medición de línea de base s 5. "Sangre cero" es el valor medio Obtenido de la primera imagen de la zona de blanqueado inmediatamente después de libera la presión. La definición de "tRtB1" es el tiempo, en segundos, después del lanzamiento de la presión escaldada hasta que el valor de la zona blanqueada es igual o por encima del valor "inicial". "Tpk" corresponde al tiempo en que se registra el valor más alto. Figura 1 muestra una selección de las fotografías regulares y color-coded imágenes de un ensayo realizada en la frente de un varón sano voluntario a temperatura ambiente. La figura 2 muestra una curva representativa de una prueba de llenado capilar de la misma prueba como se describió anteriormente. El tiempo de medición en la prueba representado era 3 minutos, un tiempo no es aplicable en una situación clínica, pero que ilustra cuánto tiempo toma antes de que el valor es el valor de referencia.
Figura 1: respuesta en un voluntario sano del repuesio capilar. Una selección de fotografías regulares (fila superior) y correlacionadas imágenes codificadas por colores (fila inferior) de una prueba de llenado capilar en la frente de un varón sano voluntario. (A) muestra la aplicación previa de frente de presión, la zona de blanqueado inmediatamente después de la liberación de presión (B) y la respuesta hiperémica (C). Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 2: detalla el perfil de la respuesta del repuesio capilar con extremos sugeridos. El gráfico muestra el curso de rellenado capilar, como el cambio en la concentración de glóbulos rojos con el tiempo, en la frente de un varón sano voluntario y sugiere la nueva extremos generados por el análisis de videos de la espectroscopia de reflectancia difusa. El valor de "Referencia" deriva calculando un valor medio de todos los valores obtenidos durante la medición de línea de base s 5. "Sangre cero" es el valor medio Obtenido de la primera imagen de la zona de blanqueado inmediatamente después de libera la presión. La definición de "tRtB1" es el tiempo, en segundos, después del lanzamiento de la presión escaldada hasta que el valor de la zona blanqueada es igual o por encima del valor "inicial". "Tpk" corresponde al tiempo en que se registra el valor más alto. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Suplementario Figura 1: configuración de medición y posicionamiento del tema. La figura muestra una configuración representativa para la medición de la respuesta de CR en la frente en un sujeto sano, descanso. Los filtros de polarización y el anillo de luz de plomo se montan en una cámara digital estándar. La cámara está conectada a un trípode estable con una cabeza ajustable flexible, 3 vías que permite colocación correcta. Se aplica presión firme a la zona de medición 5 s mediante el uso de una cucharilla de plástico, estándar. Tenga en cuenta que la luz ambiental debe reducirse para evitar interferencias con la medida. Haga clic aquí para descargar este archivo.
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Discussion
Para obtener los mejores resultados con el sistema, debe controlarse la variabilidad causada por factores ambientales. Toda la luz ambiente debe desactivarse. La cámara se colocará en la alineación vertical de la zona de medición. Para garantizar una zona de constante medición, temas no deben mover o hablar durante la medición. Por la misma razón, la cámara es preferiblemente montada sobre un soporte para evitar el movimiento y mantener una distancia constante a la zona de medición. Los temas de prueba deben evitar cafeína17, tabaco18y duro ejercicio19 para al menos dos horas antes de la prueba y descansar 20 minutos antes del inicio de la medida, ya que estos factores son conocidos por afectar la microcirculación. Los temas de prueba deben estar en una posición supina con el sitio de medición al nivel del corazón para evitar posicional redistribución de volumen de la sangre. Temperatura ambiente y temperatura de la piel deben ser vigilados, como temperatura es conocida por afectar el tiempo de recarga20,21.
Hay otras alternativas de bioingeniería para la evaluación del ojo y la técnica actual que podría ser utilizada para medir la prueba CR. La mayoría de estas técnicas utiliza cambios en la luz polarizada o no polarizada después de la reflexión sobre la piel22,23,24 . Otras técnicas de medir el cambio de color de la piel utilizando una cámara de vídeo25, que es posiblemente más parecido a la situación clínica. Medidas más, indirectas del flujo sanguíneo pueden lograrse al correlacionar la temperatura de la superficie a los cambios en el flujo de sangre cutáneo26. Estas técnicas alternativas están diseñadas para medir un área limitada de la piel o son para uso sólo en un sitio anatómico (por ejemplo, los dedos)23,24,25.
Con este nuevo sistema, es posible cambiar entre video y fotografía y captura de una gran área, por ejemplo, una extremidad o incluso el cuerpo entero si es necesario, con alta resolución temporal y espacial. En consecuencia sostenemos que se trata de una técnica atractiva para la caracterización más fisiológico y fisiopatológico de la respuesta de llenado capilar.
Cabe señalar que el sistema de cámara y de la piel palidez maniobra descrito y utilizado aquí están diseñados para propósitos de investigación y todavía no están optimizados para el uso clínico. Para ser completamente usable como un método para el seguimiento de pacientes en estado crítico, el sistema necesita ser miniaturizados y simplificado. Idealmente, debería integrarse el sistema de cámara con un dispositivo que suministra una presión estandarizada de escaldado y presenta una lectura fisiológicamente relevante instantáneamente. Aunque estamos en una etapa temprana de investigación de la fisiología básica de la respuesta de CR, creemos que la mayoría de estos desafíos puede ser manejada por el desarrollo tecnológico.
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Disclosures
Apoyo financiero de WheelsBridge AB no participó en la realización del estudio. Es empleado por el Consejo de Condado de Östergötland, el autor JH pero tiene un acuerdo de regalías con WheelsBridge AB. El autor principal CDA tiene una posición académica a tiempo completo sino también implicación limitada en WheelsBridge AB.
Acknowledgments
Nos gustaría extender nuestro agradecimiento al personal de la Agencia Sueca de defensa (FOI) y el centro de Linköping para desastres medicina y traumatologia (KMC) por su apoyo.
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).
