Waiting
Login processing...

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

Medicine

En ny metode til overvågning Graft Neovascularization i den menneskelige Gingiva

Published: January 12, 2019 doi: 10.3791/58535
Automatic Translation
1, 1, 1, 1, 1
1Department of Conservative Dentistry, Faculty of Dentistry, Semmelweis University

Summary

Denne undersøgelse introducerer en protokol til måling af mikrocirkulationen i menneskelige mundslimhinden af laser speckle kontrast billeddannelse. Overvågning af sårheling efter vestibuloplasty kombineret med en xenogen kollagen graft præsenteres på et klinisk tilfælde.

Abstract

Laser speckle kontrast imaging (LSCI) er en roman metode til måling af overfladiske blod perfusion over store områder. Da det er non-invasiv og undgår direkte kontakt med det målte område, er det egnet til overvågning af blod flow ændringer i løbet af sårheling i menneskelige patienter. Vestibuloplasty er parodontal kirurgi til mundtlig forhallen, satsning hen til genoprette vestibulære dybde med samtidige udvidelsen af keratiniseret gingiva. I dette særlige kliniske tilfælde, en split tykkelse klap var forhøjet på den første øverste premolar og en xenogen kollagen matrix blev tilpasset til de resulterende modtager seng. LSCI blev brugt til at overvåge re- og neovascularization graften og den omgivende slimhinde i et år. En protokol, der er indført for den korrekt justering af mikrocirkulationen måling i mundslimhinden, fremhæver vanskeligheder og mulige fiaskoer.

Den kliniske casestudie præsenteret vist, at — efter den relevante protokol — LSCI er en passende og pålidelig metode til opfølgning af mikrocirkulationen i en healing sår i den menneskelige mundslimhinden og giver nyttige oplysninger om graft integration.

Introduction

Overvågning af langsigtede ændringer af menneskelige gingival mikrocirkulationen i en klinisk situation er et varmt emne i mundtlige og parodontal kirurgi. Pålidelig vurdering af perfusion kan dog være vanskeligt. Der er kun et par metoder, der ikke måler invasivt ændringer i blodcirkulationen i menneskelige slimhinden. To af disse beskæftiger en laser stråle1,2,3,4, men på en anden måde. Laser doppler flowmetry (LDF) gør brug af Doppler skift i en laser stråle5,6, mens laser speckle kontrast imaging (LSCI) metode bygger på speckle mønster af backscattered laserlys til at måle hastigheden af røde blodlegemer celler7.

LDF måler kun i et enkelt punkt, og reproducerbar standardisering af sensorer holdning er en ønskværdig men vanskelig opgave. Et andet problem er, at sonden af LDF er små i diameter (1 mm2). Måling henne ved forudbestemte punkter før kirurgi er for specifikke, og kan være blinde for postoperative kredsløbssygdomme ændringer, mens ødem, væv fjernelse, væv bevægelser eller indopereret graften forårsage betydelige ændringer i den postoperative geometri af de berørte blødt væv. Den måler afstand for LDF er mindre end 1 mm, som forbyder brug af en dental skinne med et forudbestemt hul sonde i tilfælde af volumetriske ændring af væv. LSCI kræver ikke nogen særlige værktøjer til lokalisering og kan måle i områder af flere cm2. Som et resultat, kan sårheling følges i hele operationsstedet. Derudover kan LSCI vise blod perfusion farvekodede billeder til en brøkdel af et sekund, med en opløsning på op til 20 μm.

LSCI enheden præsenteres i dette dokument anvendes for det meste for dyreforsøg applikationer hvor høj opløsning i små måling områder der ønskes. Men da struktur og histologi af menneskelige mundslimhinden er forskellige fra område til område (vedlagte gingiva, marginale gingiva, vestibulære mucosa), blodcirkulationen er også heterogene8. Høj opløsning LSCI har derfor en stor fordel i forhold til normal opløsning LSCI, som normalt anvendes i forsøg på mennesker.

LSCI instrument beskæftiger en usynlig laser (bølgelængde 785 nm). Bjælken er afveget for at belyse området måling, at skabe en speckle mønster. Et CCD kamera billeder speckle mønster i det belyste område. CCD kamera bruges i dette system har et aktivt billeddiagnostiske område af 1386 x 1034 pixel og opløsningen er mellem 20-60 µm/pixel afhængigt af størrelsen på området måling og på fastsættelsen af software (lav, middel, høj). Det kan tage billeder med en hastighed på 16 frames per sekund, eller endda mere, op til 100 frames per sekund, hvis billedstørrelsen reduceres. Blod perfusion beregnes af den indbyggede software. Den analyserer variationer i speckle mønster og kvantificerer kontrasten. Den resulterende flux er farvekodet for at producere en perfusion billede. Ifølge vores tidligere resultater vurderer LSCI blod perfusion af gingiva med god repeterbarhed og reproducerbarhed9. Dette indebærer, at det er et pålideligt værktøj til overvågning af ændringer i mikrocirkulationen af mundslimhinden ikke kun i kortvarige forsøg, men også under langvarige undersøgelser for at spore sygdomsprogression eller sår healing10.

I dette papir præsenterer vi en klinisk case rapport at påvise, at den høje rumlige opløsning af LSCI gør det muligt at afsløre neovascularization mønster af en xenogen kollagen graft. Desuden, denne sag angiver, at LSCI, på grund af sin høje pålidelighed, nænsomt kunne registrere individuel variation. Dette er vigtigt som betydelige lokale anatomiske variation og en anden systemisk baggrund mellem tilfældene, der gør det vanskeligt at standardisere den kirurgiske indgreb i kliniske forsøg med parodontal kirurgi.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Den rapporterede metode var ansat i et klinisk forsøg, der blev indrømmet etisk godkendelse fra det ungarske udvalg af sundhed registrering og Training Center (godkendelsesnummer: 034310/2014/OTIG).

1. LSCI Setup

  1. Tænd computeren og eventuelle eksterne enheder.
  2. Tænd LSCI instrument skal bruges med parameteren på bagpanelet.
  3. Tillad instrument til at varme op i mindst 5 min. Apparatet er klar til måling, når begge lysdioder på bagpanelet har stoppet blinkende.
  4. Start programmet ved at dobbeltklikke på ikonet software på skrivebordet eller via menuen Start.
  5. Vent, indtil både gule og de grønne lysdioder på bagpanelet har holdt op med at blinke, som angiver, at laseren er varm og initialiseringen er færdig.
    Bemærk: Når du starter systemet op, man vil lejlighedsvis blive bedt om at udføre kontrolprocedure for systemet.

2. system kontrol

  1. Brug boksen kalibrering leveres. Fjern låget fra boksen kalibrering og ryst den for at undgå sedimentering kolloid suspension.
  2. Lad låget for 30 s til at undgå boblerne.
  3. Sæt låget tilbage på boksen kalibrering.
  4. Klik Avanceret | Kontrol | Kontrollere instrument.
  5. Vælg rutinemæssig kontrol | Næste.
  6. Dreje hovedet 90°, spænd boksen kalibrering ved hjælp af de integrerede magneter og klik på næste.
  7. Angiv rumtemperaturen i tekstboksen, Vælg ° C og klik på Start.
  8. Vent, mens guiden fuldfører kontrolprocedure.
  9. Efter en vellykket verifikationsprocedure lukke guiden ved at klikke på Finish.

3. deltager forberedelse

  1. Sørg for, at målingen er udført i et temperatur-kontrolleret rum (26 ° C).
  2. Placer patienten i en behagelig rygliggende stilling i en tandlægestole og placere en vakuum pude under hovedet (figur 1).
  3. Lade patienten uforstyrret i 15 min. før nogen målinger.

4. mikrocirkulationen billede måling

  1. I menuen funktioner , Vælg og klik på Projektet Editor. Der åbnes et nyt vindue, hvor de almindeligt anvendte indstillinger kan gemmes.
  2. Klik på New for at oprette et nyt projekt projekter boks. Indtast "Overvågning" og klik på OK.
  3. Klik på New for at oprette et nyt websted websteder boks. Indtast "Tand 14" og klik på OK.
  4. Under panelet indhold af tand 14 Tilføj "10 cm" som den nødvendige afstand til Arbejde afstand og Angiv bredde 3 cm og en højde på 2 cm i boksene måling.
  5. Sat punkt massefylde opløsning til normal og billedhastighed til 16 billeder/s og vælg tid fra rullemenuen varighed til at angive varigheden for optagelse til 0:30.
  6. Vælg "Record med ingen gennemsnit" og indstille farve photo capture sats til 1/sekund.
  7. Klik derefter på "Anvend" og "OK" for at gemme projektparametrene.
  8. I menuen fil , Vælg og klikke på ny optagelse. Et nyt billedvindue vil åbne og opsætningspanelet vises.
  9. Vælg "Overvågning" til projektet og "Tand 14" for 4,9 under Optagelse Setup. Site.
  10. Åbn rullemenuen emne , klik på ny i dialogboksen Vælg emne , og Indtast navnet på patienten.
  11. Klik på OK, og Angiv et navn til optagelse i feltet Rec navn : f.eks. dag 1 (dage gået efter operationen) og navnet på operatøren i feltet Operator .
  12. Før du begynder mikrocirkulationen billede måling, foranstaltning patientens blodtryk og puls.
  13. Evakuere luften fra det vakuum pude til at løse patientens hoved i en position, der er passende at området omfattet af undersøgelsen.
  14. Bede patienten om at åbne munden.
  15. Trække læberne blidt af to dental spejle (figur 1).
  16. Justere instrumentets hoved parallelt med det målte område af gingiva. En indbygget synlige (650 nm) indikator laser letter positionering af imager i forhold til patientens mund.
  17. Justere arbejder afstanden til 10 cm ved at flytte instrument i forhold til væv. Afstanden måles kontinuerligt ved LSCI enheden og det vises af softwaren som arbejdende afstand/målt værdi under Billedet Setup.
  18. Instruere emnet forbliver stadig for varigheden af målingen.
  19. Klik på knappen Optag for at starte optagelsen. Farven på billedvinduet nu skifter til rødt, der angiver, at optagelsen er i gang. Opsætningspanelet erstattes af panelet optagelse. Optagelsen stopper automatisk efter 30 s. Når optagelsen er færdig, ændres farven på billedvinduet ændringer til blå og panelet optagelse Review panel.
  20. Fjerne dental spejle og lade patienten til at lukke sin mund og sluge.
  21. Skifte tilbage til den levende billede ved at trykke på knappen Fortsæt optagelse .
  22. Gentag trin fra 4.14 at 4,21 to gange.
  23. Luk filen. Dataene gemmes automatisk.
  24. Måle blodtryk og puls efter LSCI målinger.

5. offline analyse

  1. Analysere LSCI billeder ved hjælp af den indbyggede software. Gå til Image- eller Split (figur 2).
  2. Definere områder af interesse (ROI). Bemærk: perfusion værdier af pixel i en ROI er i gennemsnit og defineret som værdien blod flow af Investeringsafkastet, udtrykt i en vilkårlig værdi kaldet Laser Speckle Perfusion enhed (LSPU).
  3. Vælg den ønskede Investeringsafkast form inden for ROI værktøjer palet til højre.
  4. Vælg indstillingen Anvend i ROI værktøjer palet, som anvender Investeringsafkast operationer alle billederne af optagelsen.
  5. Tegne Investeringsafkastet ved at klikke og holde museknappen nede i intensitet billede, at trække ROI til den ønskede størrelse og frigiver mus knap (klik og dobbeltklik for fri-form ROIs). Justere placeringen af ROI, resize eller rotere det, hvis det er nødvendigt.
  6. Gentag trin fra 5.3. til 5,5 så mange gange som det ønskede antal ROIs (figur 3).
  7. Definere tidsperioder af interesse (TOI). Dette giver mulighed for gennemsnit perfusion i en ROI over en bestemt periode (figur 2).
  8. Gå til grafen eller Opdel visning. Vælg knappen Tilføj TOI værktøj.
  9. Klik og hold på grafen på det sted, hvor TOI begynde og træk markøren til den ønskede slutposition. Slip derefter museknappen.
  10. Eksportere data fra tabellen middelværdi for yderligere behandling.
  11. Konstruere blod flow kurver ved en passende software, der anvendes til statistiske analyser.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Vestibuloplasty er parodontal kirurgi til mundtlig forhallen, satsning hen til forøge vestibulære dybde, zonen af keratiniseret gingiva og blødt væv tykkelse for øget æstetik og funktion. Apikalt flyttes split tykkelse flappen kombineret med en kollagen matrix er en hyppigt anvendte vestibuloplasty procedure. Xenogen kollagen matrix er et levedygtigt alternativ til autogen gingival graft for at øge mængden af keratiniseret gingiva11,12,13; men ingen data er tilgængelige på retningen af transplantat revaskularisering og hvordan det påvirker mikrocirkulationen af det omgivende væv. Forstå disse mekanismer kan lette korrekt klap og snit design i parodontal kirurgi.

En 17-årig mandlig patient med en utilstrækkelig bredde af keratiniseret gingiva på den første premolar i maxilla blev behandlet af vestibuloplasty, ved hjælp af et apikalt flyttes split tykkelse flap kombineret med en kollagen matrix. Intraorale billeder (taget af en kamera) og blood flow (BF) målinger af LSCI blev taget før vestibuloplasty (baseline) samt 1, 2, 3, 4, 5, 7, 9, 11, 14, 21, 27 dage og 2, 3, 4, 5, 6 og 12 måneder efter operationen. Blodtryk og puls blev vurderet før og efter hver måling.

I løbet af offline analyse, var flere ROIs fastlagt inden for augmented slimhinden; nogle i regionen graft og andre i den omgivende slimhinde, defineret som «peri» regioner. Som vist i figur 3, 'peri' og graft blev regioner yderligere opdelt i zoner afhængig af afstanden fra centrum af den implanterede graft, markeret som zone F i billedet. Zonerne A og B blev defineret i 'peri' region og zone C, D og E i regionen graft. Hver af disse zoner blev afgrænset separat på alle fire sider af transplantat (mesial, distale, apikale og koronale). Hvert 30 sekunder skud blev identificeret som et TOI (figur 2). Data på hver ROI og TOI blev eksporteret til et regnearksprogram. Blood flow kurver blev bygget af en passende software, der anvendes til statistiske analyser.

Var der ingen væsentlige ændringer i middel-arterielt tryk (kort) i løbet af 1-årigt eksperiment, enten i kort før eller efter blod flow målinger pr. session. Figur 4 viser et farvefoto, en intensitet billede og en perfusion billede af betjente gingiva på de repræsentative dage i vores undersøgelse. Under den første postoperative uge komplet flap lukning, et tykt lag af fibrin på podede område, og mild erytem og ødem i de omkringliggende gingiva var synlige. Blod perfusion billeder viste iskæmi i den betjente region og hyperæmi i regionerne 'peri'. Fra dag 14 var den podede område klinisk erytematøs, parallelt med svær hyperæmi observeret på blod perfusion billeder. Af den tredje måned efter graft indarbejdelse, såret helede og gingival perfusion var tæt på præoperativ omsætning niveauer.

Figur 5 viser et sløret intensitet billede og perfusion grafen for hele billedet. Den pludselige peak på grafen viser bevægelse af patienten. Måling blev gentaget straks, efter at sikre, at patienten er i en behagelig stilling. Ændringer i BF i de forskellige zoner inden for graften og i regionerne 'peri' er vist i figur 6. Det er almindeligt i alle kurver, fra den fjerde måned, blodgennemstrømningen ikke ændrede nogen yderligere indtil udgangen af undersøgelsen. Den gennemsnitlige blodgennemstrømningen i denne periode kunne bruges som en hvilende blod flow værdi for den nye væv og den tilfældige variation mellem tidspunkter tillod os at beregne komponenten tidsbaserede afvigelsen for hver ROI henholdsvis ved hjælp af en lineær blandet model. Den mindste påvises forskel kunne beregnes derefter for at identificere reel forandring (med 95% konfidensinterval) mellem tidspunkter i løbet af den helbredende periode (før den fjerde måned) for at afgøre den hyperemic og iskæmisk fase. De grundlæggende Karakteristik af kurver var ens i alle ROIs inden for graft, begyndende med en iskæmisk fase efterfulgt af en hyperemic fase. Længden af disse to faser var imidlertid forskellige (tabel 1). Iskæmi var længste (7-9 dage) i centralt og i alle koronale zoner, med sene hyperæmi starter mellem dag 11 og 27. I andre zoner af graften iskæmi varede kun 4-7 dage og hyperæmi startede tidligere, mellem dag 7 og 21.

BF kurver af zoner på de forskellige sider af graften havde unikke karakteristika (figur 6). På den apikale side havde alle fire zoner lignende blod flow kurver. På den koronale side, perfusion var genvandt i den ydre zone senere end i de indre områder, i modsætning til den mesial og distale side. I begge laterale sider, BF steg først i zone C, derefter i zone D, efterfulgt af BF stigning i zone E og endelig i centralt zone F. I områder af den omgivende slimhinde (zone A og B) blev ingen betydelig iskæmi observeret. I stedet, hyperæmi af en anden størrelsesorden og omfang blev observeret på de forskellige sider.

Der var to tidspunkter, når værdien BF ikke stemmer overens med de overordnede Karakteristik af BF kurve. På dag 9 var der et pludseligt fald i de fleste områder og hovedsageligt i zonerne 'peri' af den apikale og distale side. Det ikke kan fastslås med sikkerhed, at dette var en målefejl, som ingen målinger blev taget på den foregående og den følgende dag. Men ifølge et notat i rapporten måling, buccale folden blev tilbagetrukket med for meget pres af operatoren, hvilket resulterer i et fald i BF. Dette giver mening at overveje at hovedsagelig omsætning af den distale og apikale side kunne have været påvirket af trække kinden. På dag 182 (6 måneder senere), på grund af længere intervaller mellem måling gange, har patienten glemt at holde de aftalte begrænsninger, før måling. Blødning i den marginale gingiva på den farvede fotografi (figur 6) angiver barske tandbørstning inden målingen. I mellemtiden patienten gennemgik Ortodontisk behandling, også, og han brugte intermaxillary elastikker. Begge faktorer kunne i høj grad øge BF14,15, så målingen blev gentaget på et senere tidspunkt under mere omhyggeligt kontrollerede forhold.

Figure 1
Figur 1: eksperimenterende LSCI setup og patienten forberedelse til blod flowmåling i det opererede område. Læberne er trukket tilbage af dental spejle. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 2
Figur 2: Opdel visning (kombination af visningen billeder og grafvisning) af en typisk optagelse af gingival blodgennemstrømning i det behandlede område. Perfusion billede (øverste højre sub udsigt) er en farvekodede repræsentation af blod perfusion i gingiva. Områder af høj perfusion vises med rødt, mens områder af lav perfusion er blå. Farveområde perfusion billeder svarer til 0-450 LSPU; Gulvafslibning blev sat til 10. En intensitet billede (nederste højre sub view) er lavet af den samlede backscattered laserlys. Det svarer præcist med perfusion billedet og er nyttigt til orientering og til at identificere detaljer i perfusion billede. Regioner af interesse (ROI) defineres altid i intensitet billede. Grafen (øverste venstre panel) viser real-time blod perfusion spor for hver ROI i optagelsen. Afkrydsningsfelterne til venstre kan bruges til at vælge hvilke spor at vise. Tre på hinanden følgende målinger er vist på grafen. Hver 30 s skud blev identificeret som et TOI. En gennemsnitlig værdi tabel viser gennemsnitlige perfusion værdier i hver ROI og TOI vises også i opdelt visning (nederste venstre panel). Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 3
Figur 3: regioner af interesse (ROI) defineret inden for den undersøgte gingival område i billedet, intensitet. Zone A og B er i regionen 'peri', mens zone C, D og E er i graft på faldende afstande fra midten af graften, markeret som zone F. Zone A er beliggende på den vestibulære overflade af læber. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 4
Figur 4: repræsentative fotografier (øverste linie), LSCI intensitet billede (midterste linie) og LSCI perfusion billede (nederste linie) af de opererede gingiva. Billederne repræsenterer den præoperative stat og perfusion og sår healing og perfusion 1, 4, 7, 14, 21, 27 og 98 dage efter operationen. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 5
Figur 5: Opdel visning af en optimal optagelse. Sløret intensitet billede og fjerntliggende bjergtoppe på grafen som følge af forkert indstilling. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Figure 6
Figur 6: Scatter plot af BF over tid på den koronale (a), mesial (b), distale (c) og apikale (d) side af graften. Den centrale del af transplantat (zone F) blev afbildet i alle grafer til at tjene som reference for flere eksterne zoner. Venligst klik her for at se en større version af dette tal.

Side Zone Iskæmi ende Hyperæmi start Hyperæmi ende
koronale c 9 27 27
koronale d 9 21 27
koronale e 7 11 98
centrale f 9 11 98
Mesial c 5 21 27
Mesial d 5 11 61
Mesial e 7 11 61
distale c 5 11 27
distale d 4 7 98
distale e 4 11 98
apikale c 4 11 27
apikale d 5 11 61
apikale e 5 11 61

Tabel 1: tidsramme iskæmisk og hyperemic fase i de forskellige zoner i graft, i dage

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Formålet med denne undersøgelse var at indføre en ny teknik til at overvåge en graft i den menneskelige gingiva neovascularization. Ifølge vores tidligere resultater vurderer LSCI blod perfusion af gingiva med god repeterbarhed og reproducerbarhed9, når nøje gennemførelse af hvert trin af den planlagte protokol som en kritisk krav er opfyldt. LSCI betragtes som en semi-kvantitative teknik, som kræver kalibrering med jævne mellemrum at sikre nøjagtighed og stabilitet. Under kontrollen, skal rumtemperaturen måles så nøjagtigt som muligt, fordi denne værdi bruges ved efterprøvning algoritme til at beregne perfusion.

Metoden LSCI er meget følsomme over for arbejde afstand indstilling og bevægelse artefakter samt. I denne undersøgelse, var arbejde afstand fast på 10 cm. Området måling var 2,7 cm x 2 cm, hvilket svarer til en ca tre tænder bred gingival område. Effektiv framerate var 16 billeder/s og 0,06 s/billede som arteriel pulsen inducerer pulsatile ændringer i gingival mikrocirkulationen9, som skal beregnes fra optagelsen. Hurtig billedbehandling reduceret risiko for bevægelse artefakter, også. Men forkerte indstillinger eller patient bevægelser, optagelsen bør stoppes og gentaget under optimale forhold.

To erhvervsdrivende deltog i hver måling: en justeret LSCI hoved og kontrolleret computeren, mens den anden tilbagetrukket læberne af patienten. I denne undersøgelse, gentages tre målinger blev udført i hver session, hver tager 30 s. Da målinger altid indebærer en form for irritation af det bløde væv på grund af den uundgåelige tilbagetrækning af læber og kinder, som forstyrrer mikrocirkulationen af gingiva, opstår en stigning i tilfældige fejl. Sådanne Inter dag variation, men kan minimeres ved at gentage hele måling proces, dvs, ved at åbne munden, tilbagetrækningskraften bløddelene igen, igen indstille kameraets position og igen vælge ROIs i software9.

Gingival mikrocirkulationen viste høj regional variation8. En metode som LSCI, der måler blodgennemstrømningen i et bredt område har derfor en stor fordel i forhold til enkelt punkt måleteknikker ligesom LDF. I denne undersøgelse dækket måling området det hele kirurgiske felt. Området bred måling tilladt os at sammenligne re- eller neovascularization i forskellige regioner inden for det sårede område i vores undersøgelse. I modsætning til LDF, hvor sonden er fastsat af stents fremstillet før operationen, for LSCI metoden, er der ingen grund til at definere regionen undersøges på forhånd. For det primære formålet med overvågningen sårheling i personlig medicin er at anerkende uventede mønstre overalt omkring såret eller flappen. Derudover ville postoperative forandringer i væv geometri og ødem forårsaget af bløde eller hårde væv augmentation gøre den præfabrikerede stents ubrugelig efter operationen. At hjælpe visuel vurdering, gulvafslibning er aktiveret under optagelse og den udjævning værdi blev sat til 10. Det betyder, at perfusion var i gennemsnit over ti billeder for et glattere udseende af billedet, perfusion og for at reducere baggrundsstøj. Men gulvafslibning er kun en visuel effekt og påvirker ikke faktiske indspillet perfusion værdier.

Gingival blodgennemstrømning har en høj tidsmæssige variation. Dette kan relateres til mange fysiologiske faktorer, som ledsager hverdagen, såsom gingival inflammation16,17,18, døgnrytme19, blodtryk20, temperatur16 , 21, mekanisk Tryk8,22,23,24, tand børstning14,17,25 eller tandregulering kraft15 . Derfor, standardisering og stabilisering af disse faktorer er obligatorisk for vellykket opfølgning målinger.

De metoder, der er brugt tidligere for at undersøge graft vascularization er meget invasiv, hvilket betød en væsentlig begrænsning på måling tidspunkter under heling, især i humane undersøgelser26,27,28, 29,30,31,32. De har også begrænsninger med hensyn til måling regionale forskelle kvantitativt. Vores tidligere undersøgelser9,10 har allerede bevist LSCI høj pålidelighed i kliniske forsøg og det viste sig for at være nyttigt at bestemme tidspunktet for blødt væv healing af en individuel efter tandudtrækning for at optimere implantat placering33. I denne undersøgelse viste sår område er omfattet af en xenogen kollagen graft fremragende neovascularization, som de 11th postoperative dag alle zoner inden for graften opnåede de maksimale flow i blodet. Det kunne dog antages, at kollagen graft afstødning off eller var resorberet af dag 11 og vi faktisk måles revaskularisering af modtagerens sengen. Ud over sin ikke-invasiv funktion er en anden særlig egenskab ved LSCI en evne til at karakterisere reperfusion kurver i forskellige regioner af en transplantat under vedtægter på individniveau. De centripetale Karakteristik af transplantat neovascularization ligner tidligere histologi observationer30. Dette tyder på, at graft revaskularisering ikke kun sker fra den periosteal vaskulære plexus, men også fra såret margen.

Eksperimentet præsenteret viser, at revaskularisering af en graft kan være klart følges op hvis hvert skridt følges nøje. Men på dag 182, ikke-overensstemmende patient forberedelse og instruktion resulterede i en betydelig stigning i BF.

LSCI er flittigt brugt til full-field imaging af vaskulære struktur og forbundet blodgennemstrømningen i andre væv, som i nethinden34,35, hud7,36 og hjernen37,38 . De mest lovende kliniske anvendelser af LSCI er brænde sår vurdering39,40, evaluering af flaps41 og intraoperativ cerebral blood flow overvågning42. Tilsyneladende er der alvorlige begrænsninger til udbredt gingival målinger af LSCI i forsøgspersoner. Dette værktøj er meget robust og kraftig. De største vanskeligheder opstår i forbindelse med dokumentation kamera, som har lav opløsning og ligger et par centimeter væk fra måling kameraet. Disse funktioner gør det vanskeligt at identificere regioner af interesse direkte på farvefotos. Størrelsen af LSCI machine head forhindrer skydning inde i mundhulen. Områder som ikke er synlig direkte kan derfor ikke måles. Vi har tidligere vist, at ved hjælp af en indirekte tilgang med en fotografisk spejl kan tjene som en alternativ metode9. Men ved hjælp af et spejl indebærer mere bevægelse artefakter som LSCI er følsom over for, gør det sværere at fange en vinkelret billede og nedsætter brændvidden. Når det målte område ikke kan være fanget vinkelret, blood flow værdi kan være korrekte9,39, men regionen identifikation på billedet forbliver kompliceret på grund af 3D torsion.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Forfatterne har ikke noget at oplyse.

Acknowledgments

Dette arbejde blev udført i en del fra støtte af den ungarske videnskabelige forskningsfond under Grant nummer K112364, af det ungarske ministerium for menneskelige kapaciteter, videregående uddannelse Excellence-programmet til Semmelweis-universitetet, terapi forskning modul og af de Nationale forskning, udvikling og Innovation Office KFI_16-1-2017-0409.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
PeriCam PSI-HR Perimed AB, Stockholm, Sweden The PeriCam PSI System is an imaging system based on LASCA technology (LAser Speckle Contrast Analysis). The system measures superficial blood perfusion over large areas at fast capture rates. This makes it ideal for investigations of both the spatial and temporal dynamics of microcirculation in almost any tissue.
PIMSoft Perimed AB, Stockholm, Sweden PIMSoft is a data acquisition and analysis software, intended for use together with the PeriCam PSI System and the PeriScan PIM 3 System, for measurement and imaging of superficial blood perfusion.
Geistlich Mucograft Geistlich, Switzerland It's a unique 3D collagne matrix designed specifically for soft tissue regeneration. It's indicated for the gain of keratinized tissue and recession coverage.
Omron M4 Omron Healthcare Inc., Kyoto, Japan Blood pressure monitor, which gives accurate readings.
Nikon D5200 Nikon Corportation, Tokyo, Japan Taking intra oral photos
MS Excel Microsoft Corporation, Redmond, Washington, USA The software used for data management
IBM SPSS Statistics 25 IBM Corp., Armonk, NY, USA The software used for statistical analysis

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Nakamoto, T., et al. Two-Dimensional Real-Time Blood Flow and Temperature of Soft Tissue Around Maxillary Anterior Implants. Implant Dentistry. 21 (6), 522-527 (2012).
  2. Kajiwara, N., et al. Soft tissue biological response to zirconia and metal implant abutments compared with natural tooth: microcirculation monitoring as a novel bioindicator. Implant Dentistry. 24 (1), 37-41 (2015).
  3. Kemppainen, P., Forster, C., Handwerker, H. O. The importance of stimulus site and intensity in differences of pain-induced vascular reflexes in human orofacial regions. Pain. 91 (3), 331-338 (2001).
  4. Kemppainen, P., Avellan, N. L., Handwerker, H. O., Forster, C. Differences between tooth stimulation and capsaicin-induced neurogenic vasodilatation in human gingiva. Journal of Dental Research. 82 (4), 303-307 (2003).
  5. Riva, C., Ross, B., Benedek, G. B. Laser Doppler measurements of blood flow in capillary tubes and retinal arteries. Investigative ophthalmology. 11 (11), 936-944 (1972).
  6. Humeau, A., Steenbergen, W., Nilsson, H., Stromberg, T. Laser Doppler perfusion monitoring and imaging: novel approaches. Medical & Biological Engineering & Computing. 45 (5), 421-435 (2007).
  7. Briers, J. D., Webster, S. Laser speckle contrast analysis (LASCA): a nonscanning, full-field technique for monitoring capillary blood flow. Journal of Biomedical Optics. 1 (2), 174-179 (1996).
  8. Fazekas, R., et al. Functional characterization of collaterals in the human gingiva by laser speckle contrast imaging. Microcirculation. 25 (3), 12446 (2018).
  9. Molnar, E., Fazekas, R., Lohinai, Z., Toth, Z., Vag, J. Assessment of the test-retest reliability of human gingival blood flow measurements by Laser Speckle Contrast Imaging in a healthy cohort. Microcirculation. 25 (2), (2018).
  10. Molnar, E., et al. Evaluation of Laser Speckle Contrast Imaging for the Assessment of Oral Mucosal Blood Flow following Periodontal Plastic Surgery: An Exploratory Study. BioMed Research International. 2017, 4042902 (2017).
  11. Sanz, M., Lorenzo, R., Aranda, J. J., Martin, C., Orsini, M. Clinical evaluation of a new collagen matrix (Mucograft prototype) to enhance the width of keratinized tissue in patients with fixed prosthetic restorations: a randomized prospective clinical trial. Journal of Clinical Periodontology. 36 (10), 868-876 (2009).
  12. Nevins, M., Nevins, M. L., Kim, S. W., Schupbach, P., Kim, D. M. The use of mucograft collagen matrix to augment the zone of keratinized tissue around teeth: a pilot study. The International Journal of Periodontics and Restorative Dentistry. 31 (4), 367-373 (2011).
  13. Lorenzo, R., Garcia, V., Orsini, M., Martin, C., Sanz, M. Clinical efficacy of a xenogeneic collagen matrix in augmenting keratinized mucosa around implants: a randomized controlled prospective clinical trial. Clinical Oral Implants Research. 23 (3), 316-324 (2012).
  14. Perry, D. A., McDowell, J., Goodis, H. E. Gingival microcirculation response to tooth brushing measured by laser Doppler flowmetry. Journal of Periodontology. 68 (10), 990-995 (1997).
  15. Yamaguchi, K., Nanda, R. S., Kawata, T. Effect of orthodontic forces on blood flow in human gingiva. Angle Orthodontist. 61 (3), 193-203 (1991).
  16. Molnár, E., et al. Assessment of heat provocation tests on the human gingiva: the effect of periodontal disease and smoking. Acta Physiologica Hungarica. 102 (2), 176-188 (2015).
  17. Gleissner, C., Kempski, O., Peylo, S., Glatzel, J. H., Willershausen, B. Local gingival blood flow at healthy and inflamed sites measured by laser Doppler flowmetry. Journal of Periodontology. 77 (10), 1762-1771 (2006).
  18. Hinrichs, J. E., Jarzembinski, C., Hardie, N., Aeppli, D. Intrasulcular laser Doppler readings before and after root planing. Journal of Clinical Periodontology. 22 (11), 817-823 (1995).
  19. Svalestad, J., Hellem, S., Vaagbo, G., Irgens, A., Thorsen, E. Reproducibility of transcutaneous oximetry and laser Doppler flowmetry in facial skin and gingival tissue. Microvascular Research. 79 (1), 29-33 (2010).
  20. Sasano, T., Kuriwada, S., Sanjo, D. Arterial blood pressure regulation of pulpal blood flow as determined by laser Doppler. Journal of Dental Research. 68 (5), 791-795 (1989).
  21. Ikawa, M., Ikawa, K., Horiuchi, H. The effects of thermal and mechanical stimulation on blood flow in healthy and inflamed gingiva in man. Archives of Oral Biology. 43 (2), 127-132 (1998).
  22. Baab, D. A., Oberg, P. A., Holloway, G. A. Gingival blood flow measured with a laser Doppler flowmeter. Journal of Periodontal Research. 21 (1), 73-85 (1986).
  23. Fazekas, A., Csempesz, F., Csabai, Z., Vág, J. Effects of pre-soaked retraction cords on the microcirculation of the human gingival margin. Operative Dentistry. 27 (4), 343-348 (2002).
  24. Csillag, M., Nyiri, G., Vag, J., Fazekas, A. Dose-related effects of epinephrine on human gingival blood flow and crevicular fluid production used as a soaking solution for chemo-mechanical tissue retraction. Journal of Prosthetic Dentistry. 97 (1), 6-11 (2007).
  25. Tanaka, M., Hanioka, T., Kishimoto, M., Shizukuishi, S. Effect of mechanical toothbrush stimulation on gingival microcirculatory functions in inflamed gingiva of dogs. Journal of Clinical Periodontology. 25 (7), 561-565 (1998).
  26. Rothamel, D., et al. Biodegradation pattern and tissue integration of native and cross-linked porcine collagen soft tissue augmentation matrices - an experimental study in the rat. Head & Face Medicine. 10, 10 (2014).
  27. Schwarz, F., Rothamel, D., Herten, M., Sager, M., Becker, J. Angiogenesis pattern of native and cross-linked collagen membranes: an immunohistochemical study in the rat. Clinical Oral Implants Research. 17 (4), 403-409 (2006).
  28. Vergara, J. A., Quinones, C. R., Nasjleti, C. E., Caffesse, R. G. Vascular response to guided tissue regeneration procedures using nonresorbable and bioabsorbable membranes in dogs. Journal of Periodontology. 68 (3), 217-224 (1997).
  29. Oliver, R. C., Loe, H., Karring, T. Microscopic evaluation of the healing and revascularization of free gingival grafts. Journal of Periodontal Research. 3 (2), 84-95 (1968).
  30. Janson, W. A., Ruben, M. P., Kramer, G. M., Bloom, A. A., Turner, H. Development of the blood supply to split-thickness free ginival autografts. Journal of Periodontology. 40 (12), 707-716 (1969).
  31. Mormann, W., Bernimoulin, J. P., Schmid, M. O. Fluorescein angiography of free gingival autografts. Journal of Clinical Periodontology. 2 (4), 177-189 (1975).
  32. Busschop, J., de Boever, J., Schautteet, H. Revascularization of gingival autografts placed on different receptor beds. A fluoroangiographic study. Journal of Clinical Periodontology. 10 (3), 327-332 (1983).
  33. Fazekas, R., et al. A proposed method for assessing the appropriate timing of early implant placements: a case report. Journal of Oral Implantology. , (2018).
  34. Briers, J. D., Fercher, A. F. Retinal blood-flow visualization by means of laser speckle photography. Investigative Ophthalmology & Visual Science. 22 (2), 255-259 (1982).
  35. Srienc, A. I., Kurth-Nelson, Z. L., Newman, E. A. Imaging retinal blood flow with laser speckle flowmetry. Front Neuroenergetics. 2, (2010).
  36. Choi, B., Kang, N. M., Nelson, J. S. Laser speckle imaging for monitoring blood flow dynamics in the in vivo rodent dorsal skin fold model. Microvascular Research. 68 (2), 143-146 (2004).
  37. Ayata, C., et al. Laser speckle flowmetry for the study of cerebrovascular physiology in normal and ischemic mouse cortex. Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism. 24 (7), 744-755 (2004).
  38. Armitage, G. A., Todd, K. G., Shuaib, A., Winship, I. R. Laser speckle contrast imaging of collateral blood flow during acute ischemic stroke. Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism. 30 (8), 1432-1436 (2010).
  39. Lindahl, F., Tesselaar, E., Sjoberg, F. Assessing paediatric scald injuries using Laser Speckle Contrast Imaging. Burns. 39 (4), 662-666 (2013).
  40. Mirdell, R., Iredahl, F., Sjoberg, F., Farnebo, S., Tesselaar, E. Microvascular blood flow in scalds in children and its relation to duration of wound healing: A study using laser speckle contrast imaging. Burns. , (2016).
  41. Zotterman, J., Bergkvist, M., Iredahl, F., Tesselaar, E., Farnebo, S. Monitoring of partial and full venous outflow obstruction in a porcine flap model using laser speckle contrast imaging. Journal of Plastic, Reconstructive & Aesthetic Surgery. 69 (7), 936-943 (2016).
  42. Hecht, N., Woitzik, J., Dreier, J. P., Vajkoczy, P. Intraoperative monitoring of cerebral blood flow by laser speckle contrast analysis. Neurosurgical Focus. 27 (4), E11 (2009).

Tags

Medicin spørgsmål 143 Laser Speckle kontrast Imaging mikrocirkulationen blodgennemstrømning mundslimhinden gingiva parodontal kirurgi vestibuloplasty xenogen graft vedtægter sårheling
En ny metode til overvågning Graft Neovascularization i den menneskelige Gingiva
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Fazekas, R., Molnár, E.,… More

Fazekas, R., Molnár, E., Mikecs, B., Lohinai, Z., Vág, J. A Novel Approach to Monitoring Graft Neovascularization in the Human Gingiva. J. Vis. Exp. (143), e58535, doi:10.3791/58535 (2019).

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