Summary
Denna studie introducerar ett protokoll för mätning av mikrocirkulationen i mänskliga munslemhinnan av laser speckle kontrast imaging. Övervakning av sårläkning efter vestibuloplasty kombinerat med en xenogen kollagen presenteras på ett kliniskt fall.
Abstract
Laser speckle kontrast imaging (LSCI) är en ny metod för att mäta ytliga blodgenomströmning över stora områden. Eftersom det är icke-invasiv och undviker direktkontakt med det uppmätta området, är den lämplig för att övervaka blod flöde förändringar under sårläkning hos patienter. Vestibuloplasty är parodontal kirurgi till muntliga vestibul, som syftar till att återställa vestibulära djup med samtidig utvidgning av den keratiniserad gingiva. I detta speciella kliniska fall, en split tjocklek klaff upphöjdes på den första övre premolarer och en xenogen kollagenmatrisen anpassades till den resulterande mottagarens sängen. LSCI användes för att övervaka re- och kärlnybildning transplantat och omgivande slemhinnan för ett år. Ett protokoll införs för rätt inställning av mikrocirkulationen mätning i munslemhinnan, lyfta fram svårigheter och eventuella misslyckanden.
Den klinisk fallstudie presenterades visade att — efter lämpliga protokollet — LSCI är en lämplig och tillförlitlig metod för att följa upp mikrocirkulationen i en läkande sår i mänskliga munslemhinnan och ger användbar information om transplantat integration.
Introduction
Övervakning av långsiktiga förändringar av människors gingival mikrocirkulationen i en klinisk situation är ett hett ämne i oral och parodontal kirurgi. Tillförlitlig bedömning av perfusion kan dock vara svårt. Det finns endast några metoder som inte mäter invasivt förändringar i blodcirkulationen av mänskliga slemhinnan. Två av dessa anställa en laser beam1,2,3,4, men på ett annat sätt. Laser doppler flowmetry (LDF) använder sig av Doppleren shift i en laser beam5,6, medan laser speckle kontrasten imaging (LSCI) metod bygger på speckle mönstret i bakåtspritt laserljuset att mäta hastigheten av röda blodkroppar celler7.
LDF åtgärder endast i en enda punkt, och reproducerbara standardisering av sensorerna ställning är en önskvärd ändå svårt uppgift. Ett annat problem är att sonden av LDF är liten diameter (1 mm2). Mätning vid förutbestämda punkter innan kirurgi är alltför specifik och kan vara blind för postoperative cirkulatoriska förändringar, medan ödem, vävnad borttagning, vävnad rörelse eller implanterade graften orsaka betydande förändringar i postoperativ geometrin av den drabbade mjukvävnad. LDF mäta avståndet är mindre än 1 mm som förbjuder användningen av en dental skena med ett förutbestämt hål för sonden vid volymetriska förändringar i vävnaden. LSCI kräver inte några speciella verktyg för lokalisering och kan mäta i områden av flera cm2. Sårläkning kan därmed följas hela operationsområdet. Dessutom kan LSCI Visa blodgenomströmning i färgkodade bilder till en bråkdel av en sekund, med en upplösning på upp till 20 μm.
LSCI enheten presenteras i denna uppsats används mestadels för djurförsök applikationer där hög upplösning i små mätning områden är önskvärd. Men eftersom struktur och histologi av mänskliga munslemhinnan skiljer från område till område (bifogade gingiva, marginalnummer gingiva, vestibulära slemhinna), är blodcirkulationen också heterogena8. Högupplöst LSCI har därför en stor fördel över normal upplösning LSCI som vanligtvis används i mänskliga testning.
Instrumentet LSCI sysselsätter en osynlig laser (våglängd 785 nm). Balken är avvek för att belysa området mätning ett speckle mönster. En CCD-kamera bilder speckle mönstret i det belysta området. Den CCD-kamera som används i detta system har ett aktivt imaging område 1386 x 1034 pixlar och dess upplösning är mellan 20 – 60 µm/pixel beroende på storleken på området mätning och på inställningen av programvaran (låg, medel, hög). Det kan ta bilder med en hastighet av 16 bilder per sekund, eller ännu mer, upp till 100 bildrutor per sekund, om bildstorleken minskas. Blodgenomströmning beräknas av den inbyggda programvaran. Det analyserar variationer i mönstret speckle och kvantifierar kontrasten. Resulterande flödet är färgkodade för att producera en perfusion bild. Enligt våra tidigare resultat bedömer LSCI blod perfusionen i tandköttet med bra repeterbarhet och reproducerbarhet9. Detta innebär att det är ett tillförlitligt verktyg för att övervaka förändringar i mikrocirkulationen i munslemhinnan inte bara i kortfristiga experiment, men också under långtidsstudier att spåra sjukdomsprogression eller sår helande10.
I detta papper presentera vi en klinisk fallrapport att demonstrera att den hög rumslig upplösningen av LSCI gör det möjligt att avslöja kärlnybildning mönstret av en xenogen kollagen transplantat. Detta fall visar dessutom att LSCI, på grund av dess hög tillförlitlighet, kunde känsligt upptäcka individuella variationen. Detta är viktigt som betydande lokala anatomiska variationen och en annan systemisk bakgrund mellan fallen gör det svårt att standardisera den kirurgiska ingrepp i kliniska prövningar av parodontal kirurgi.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Metoden rapporterade var anställd i en klinisk prövning som beviljades etiskt godkännande från ungerska utskottet för hälsa registrering och Training Center (godkännandenummer: 034310/2014/OTIG).
1. LSCI Setup
- Slå på datorn och eventuella tillbehör.
- Slå på instrumentet LSCI användas med växeln på den bakre panelen.
- Låt instrumentet att värma upp i minst 5 minuter. Instrumentet är klart för mätning när båda lysdioderna på baksidan har slutat blinka.
- Starta programmet genom att dubbelklicka på ikonen för programvaran på skrivbordet eller via Start-menyn.
- Vänta på att både gula och de gröna lysdioderna på baksidan har slutat blinka, vilket indikerar att lasern är varm och initieringen är klar.
Obs: När du startar upp systemet, en ibland uppmanas att utföra kontrollförfarandet för systemet.
2. system Verification
- Använd rutan kalibrering levereras. Ta bort locket från rutan kalibrering och skaka den för att undvika sedimentering i kolloidal suspensionen.
- Lämna locket bort för 30 s för att undvika bubblor.
- Sätt på locket tillbaka rutan kalibrering.
- Klicka på avancerade | Kontroll | Kontrollera instrumentet.
- Välj rutinmässig kontroll | Nästa.
- Vrid huvudet 90°, fäst rutan kalibrering med hjälp av de integrerade magneterna och klicka på Nästa.
- Ange rumstemperaturen i textrutan, Välj ° C och klicka på Starta.
- Vänta medan guiden slutförs kontrollförfarandet.
- Efter en framgångsrik kontrollförfarande Stäng guiden genom att klicka på Avsluta.
3. deltagare förberedelse
- Se till att mätningen utförs i en temperatur-kontrollerad rum (26 ° C).
- Placera patienten i en bekväm ryggläge i en stol och placera en vakuum kudde under huvudet (figur 1).
- Lämna patienten ostört i 15 min innan någon mätningarna.
4. mikrocirkulationen bild mätning
- I menyn verktyg , Välj och klicka på Projektet Editor. Ett nytt fönster öppnas där de vanliga inställningarna kan sparas.
- Klicka på nya att skapa ett nytt projekt projekt kryssrutan. Ange den ”Vestibulum” och klicka på OK.
- Klicka på nya att skapa en ny webbplats platser box. Ange ”tand 14” och klicka på OK.
- Under panelen innehåll av tand 14 lägga till ”10 cm” som det nödvändiga avståndet för Arbeta avstånd och anger en bredd på 3 cm och en höjd av 2 cm i rutorna mätning.
- Ställ in punkten densitet upplösningen till det normala och bildfrekvensen till 16 bilder/s och välj tid varaktighet nedrullningsbara menyn till inställd inspelningstid på 0:30.
- Välj ”spela in med ingen genomsnitt” och ange den färg foto fånga hastigheten till 1/sekund.
- Klicka sedan på ”Apply” och ”OK” för att spara projektparametrarna.
- I menyn Arkiv , markera och klicka på ny inspelning. En ny bild-fönster öppnas och inställningspanelen visas.
- Under Inspelning Setup, Välj ”Vestibulum” för projektet och ”tand 14” för 4,9. Webbplats.
- Öppna ämnet droppa-ned menyn, klicka på ny i dialogrutan Välj ämne och ange namnet på patienten.
- Klicka på OK och ange ett namn för inspelning i fältet Rec namn : t.ex. dag 1 (dagar förflutit efter operationen) och namnet på operatorn i fältet Operator .
- Innan du börjar mikrocirkulationen bild mätning, mäta patientens blodtryck och puls.
- Evakuera luften från vakuum kudden fixar patientens huvud i en ställning som är lämpliga till området under utredning.
- Be patienten att öppna munnen.
- Dra tillbaka läppar försiktigt genom två dentala speglar (figur 1).
- Justera instrumentets huvud parallellt med det uppmätta området av tandköttet. En inbyggd synlig (650 nm) indikator laser underlättar placering av kameran i förhållande till patientens mun.
- Justera arbetsavstånd till 10 cm genom att flytta instrumentet i förhållande till vävnaden. Avståndet mäts kontinuerligt av LSCI enheten och den visas genom programvaran som arbetande avståndet/mätt värde under Bilden Setup.
- Instruera föremål att förbli fortfarande under hela mätningen.
- Klicka på knappen Record för att starta inspelningen. Nu ändras färgen i fönstret bild till rött, vilket indikerar att inspelning pågår. Inställningspanelen ersätts av panelen inspelning. Inspelningen stoppas automatiskt efter 30 s. När inspelningen är klar, ersätts färgen av bildfönstret ändras till blå och panelen inspelning av panelen granskning.
- Ta bort dentala speglar och tillåta patienten att stänga munnen och svälja.
- Växla tillbaka till live-avbilden genom att trycka på knappen återuppta inspelningen .
- Upprepa stegen från 4.14 till 4,21 två gånger.
- Stäng filen. Data sparas automatiskt.
- Mäta blodtryck och puls efter LSCI mätningar.
5. offline analys
- Analysera LSCI bilderna med hjälp av den inbyggda programvaran. Gå till bild eller Split view (figur 2).
- Definiera områden av intresse (ROI). Obs: perfusion värdena av pixlar inom en ROI är i genomsnitt och definieras som värdet blod flöde av ROI, uttryckt i ett godtyckligt värde som kallas Laser Speckle Perfusion enhet (LSPU).
- Välj önskad ROI form inom ROI verktygspaletten till höger.
- Välj alternativet Använd i paletten verktyg ROI, som gäller alla bilder av inspelningen ROI verksamhet.
- Rita ROI genom att klicka och hålla ned musknappen i bildens intensitet, dra ROI ut till önskad storlek och släppa musknappen knappen (klicka och dubbelklicka för fri form ROIs). Justera positionen för ROI, ändra storlek eller rotera den, om det behövs.
- Upprepa steg från 5.3. till 5.5 så många gånger som önskat antal ROIs (figur 3).
- Definiera tidsperioder av intresse (TOI). Detta möjliggör genomsnitt perfusion i en ROI över en bestämd tidsperiod (figur 2).
- Gå till Graph-eller Split. Välj knappen Lägg till TOI verktyg.
- Klicka och håll på grafen på den position där du vill att TOI att påbörja och dra markören till önskad slutposition. Släpp sedan musknappen.
- Exportera data från tabellen medelvärdet för vidare bearbetning.
- Konstruera blod flöde kurvor genom en lämplig programvara som används för statistisk analys.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Vestibuloplasty är parodontal kirurgi till muntliga vestibul, syftar till att öka vestibulära djup, zonplanera av keratiniserad gingiva och mjukvävnad tjocklek för förbättrad estetik och funktion. Apikalt ompositionerade split tjocklek klaffen kombinerat med en kollagenmatrisen är en ofta använd vestibuloplasty förfarande. Xenogen kollagenmatrisen är ett lönsamt alternativ till autogen gingival transplantat för att öka mängden av keratiniserad gingiva11,12,13; Inga data finns dock tillgängliga på riktningen av transplantat revaskularisering och hur det påverkar mikrocirkulationen i omgivande vävnader. Förstå dessa mekanismer kan underlätta korrekt lock och snittet design i parodontal kirurgi.
En 17 årig manlig patient med en otillräcklig bredd på keratiniserad gingiva på den första premolarer i överkäken behandlades av vestibuloplasty, använda en apically ompositionerade split tjocklek lock kombinerat med en kollagenmatrisen. Intraorala fotografier (tagna av en fotokamera) och blod flöde (BF) mätningar av LSCI togs innan vestibuloplasty (baslinje) samt 1, 2, 3, 4, 5, 7, 9, 11, 14, 21, 27 dagar och 2, 3, 4, 5, 6 och 12 månader postoperativt. Blodtryck och puls utvärderades före och efter varje mätning.
Under offline analys bestämdes flera ROIs i området i förstärkt slemhinnan; några i regionen transplantat och andra i omgivande slemhinna, definieras som 'peri' regioner. Som visas i figur 3, 'peri' och transplantat delades ytterligare regioner i zoner beroende på avståndet från centrum av den implanterade transplantat, markerade som zon F i bilden. I 'peri' regionen och zon C, D och E i regionen transplantat definieras zonerna A och B. Var och en av dessa zoner var avgränsad separat på alla fyra sidor av transplantat (mesiala, distala, apikala och koronalt). Varje 30-sekunders skott identifierades som en TOI (figur 2). Data på varje ROI och TOI exporterades till ett kalkylprogram. Blod flöde kurvor konstruerades av en lämplig programvara som används för statistisk analys.
Fanns ingen betydande förändring i genomsnittlig artärtryck (karta) under en ettårig experimentet, antingen i karta före eller efter blod Flödesmätningarna per session. Figur 4 visar ett färgfoto, bildens intensitet och en perfusion bild av den opererade gingiva på representativa dagarna i vår studie. Under de första postoperativa veckan komplett lock stängningen, ett tjockt lager av fibrin på ympade området, och Milt erytem och ödem i den omgivande gingiva var synliga. Blod perfusion bilder visade ischemi i manövrerade regionen och hyperemia i Regionkommittén 'peri'. Från dag 14 var ympade området kliniskt erytematösa, parallellt med svår hyperemia observerats på blod perfusion bilder. Av den tredje månaden efter transplantat inblandning, såret läkt, och gingival perfusion var nära preoperativ omsättning nivåer.
Figur 5 visar en suddig intensitet bild och perfusion grafen av hela bilden. Den plötsliga toppen på grafen visar förflyttning av patienten. Mätning upprepades omedelbart efter att se till att patienten är i en bekväm ställning. Ändringarna i BF i olika zoner inom transplantat och Regionkommittén 'peri' visas i figur 6. Det är vanligt i alla kurvor att från den fjärde månaden, blodflödet inte förändrades någon vidare fram till slutet av undersökningen. Genomsnittliga blodflödet för denna period skulle kunna användas som ett vilande blod Flödesvärde för den nya vävnaden och den slumpmässiga variationen mellan tidpunkter tillät oss att beräkna komponenten tidsbaserade variansen för varje ROI respektive använder en linjär blandade modellen. Minsta detekterbara skillnaden kunde beräknas sedan identifiera verklig förändring (med 95% konfidensintervall) mellan tidpunkter under läkningsperioden (före den fjärde månaden) för att fastställa den hyperemic och ischemisk fasen. De grundläggande kännetecknen för kurvor var liknande i alla ROIs inom transplantat, börjar med en ischemisk fas följt av en hyperemic fas. Längden på dessa två faser var dock olika (tabell 1). Ischemi var längsta (7 – 9 dagar) i central och i alla koronalt zoner, med sena hyperemia start mellan dag 11 och 27. I andra zoner av graften, ischemi varade endast 4 – 7 dagar och hyperemia igång tidigare, mellan dag 7 och 21.
BF kurvorna av zonerna på de olika sidorna av graften hade unika egenskaper (figur 6). Vid den apikala sidan hade alla fyra zoner liknande blod flöde kurvor. Vid den koronala sidan, var perfusion återfick i den yttersta zonen senare än i de inre zonerna, tvärtemot de mesiala och distala sidan. På båda laterala sidor, BF ökade först i zon C, sedan i zon D, följt av BF ökning zon E och slutligen i central zon F. I zonplanerar av den omgivande slemhinnan (zon A och B) observerades ingen signifikant ischemi. I stället observerades hyperemia av olika storlek och omfattning på olika sidor.
Det fanns två tidpunkter när värdet BF inte stämmer överens med de övergripande egenskaperna hos BF kurvan. Dag 9 fanns det en plötslig nedgång i de flesta zoner och främst i 'peri' zonplanerar av den apikala och distala sidan. Det kan inte sägas med säkerhet att detta var ett mätfel, som inga mätningar togs på föregående och följande dag. Dock enligt en anteckning i rapporten mätning, var buckala luckan tillbakadragen med för mycket tryck av operatören, vilket resulterar i en sänkning av BF. Detta är logiskt med tanke att främst cirkulationen av distala och apikala sidor kunde ha påverkats genom att dra kinden. På dag 182 (6 månader senare), på grund av längre intervaller mellan mättider, har patienten glömt att hålla överenskomna begränsningar innan mätningen. Blödningen av den marginella gingiva på färgade fotografiet (figur 6) indikerar hård tandborstning före mätningen. Under tiden patienten genomgick tandreglering, alltför, och han använde intermaxillary band. Båda faktorerna kan kraftigt öka BF14,15, så mätning upprepades vid ett senare tillfälle under mer noggrant kontrollerade förhållanden.
Figur 1: experimentell LSCI setup och patient förberedelse för blod flödesmätning i operationsområdet. Läpparna indragna av dentala speglar. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 2: delad vy (kombination av vyn bilder och diagramvyn) av en typisk inspelning av gingival blodflödet i det behandlade området. Perfusion bild (övre höger sub view) är en färgkodad representation av blodgenomströmning i tandköttet. Områden av hög perfusion visas i rött medan låg perfusion är blå. Färgintervallet perfusion bilder motsvarar 0-450 LSPU; Smoothing sattes till 10. Bildens intensitet (lägre rätt sub view) är skapad av det totala bakåtspritt laserljuset. Det motsvarar exakt med perfusion bilden och är användbar för orientering och för att identifiera detaljer i bilden perfusion. Regioner av intresse (ROI) definieras alltid i bildens intensitet. Diagrammet (övre vänstra panelen) visar i realtid blod perfusion spår för varje ROI i inspelningen. Kryssrutorna till vänster kan användas för att markera vilka spår att visa. Tre på varandra följande mätningar visas i diagrammet. Varje 30 s skott identifierades som en TOI. Ett medelvärde tabell visar genomsnittlig perfusion värden i varje ROI och TOI visas även i Split view (nedre vänstra panelen). Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 3: regioner av intresse (ROI) definieras inom området för undersökta gingival i bildens intensitet. Zon A och B är i regionen 'peri', medan zon C, D och E är i graften på minskande avstånd från mitten av graften, markerade som zon F. zon A ligger på läpparna vestibulära yta. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 4: representativa fotografier (övre raden), LSCI intensitet bild (mittlinjen) och LSCI perfusion bild (nedre raden) av de opererade gingiva. Bilderna representerar den preoperativa tillstånd och perfusion och sår läkning och perfusion 1, 4, 7, 14, 21, 27 och 98 dagar postoperativt. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 5: delad vy för en optimal inspelning. Suddig intensitet bild och toppar på grafen till följd av felaktig inställning. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 6: spridningsdiagram BF över tid på koronala (a), mesiala (b), distala (c) och apikala (d) sida av graften. Den centrala delen av transplantat (zon F) var avbildad i alla grafer att tjäna som referens för fler externa zoner. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
| Sida | Zonen | Ischemi slutet | Hyperemia start | Hyperemia slutet |
| koronala | c | 9 | 27 | 27 |
| koronala | d | 9 | 21 | 27 |
| koronala | e | 7 | 11 | 98 |
| centrala | f | 9 | 11 | 98 |
| mesiala | c | 5 | 21 | 27 |
| mesiala | d | 5 | 11 | 61 |
| mesiala | e | 7 | 11 | 61 |
| distala | c | 5 | 11 | 27 |
| distala | d | 4 | 7 | 98 |
| distala | e | 4 | 11 | 98 |
| apikala | c | 4 | 11 | 27 |
| apikala | d | 5 | 11 | 61 |
| apikala | e | 5 | 11 | 61 |
Tabell 1: tidsramen för fasen ischemisk och hyperemic i de olika zonerna i transplantatet, i dagar
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Syftet med denna studie var att införa en ny teknik för övervakning av kärlnybildning av ett transplantat i den mänskliga gingiva. Enligt våra tidigare resultat bedömer LSCI blod perfusionen i tandköttet med bra repeterbarhet och reproducerbarhet9, när strikt genomförande av varje steg av planerade protokollet som ett avgörande krav uppfylls. LSCI betraktas som en semikvantitativ teknik som kräver kalibrering regelbundet för att säkerställa noggrannhet och stabilitet. Vid kontrollbesöket, måste rumstemperaturen mätas så noggrant som möjligt, eftersom detta värde används av kontroll algoritmen för att beräkna perfusion.
Den LSCI metoden är mycket känslig för arbeta avstånd inställningen och rörelse artefakter samt. I denna studie fastställdes arbetsavstånd till 10 cm. Området mätning var 2,7 cm x 2 cm, vilket motsvarar ett ungefärligt tre tänder bred gingival område. Effektiv bildfrekvens var 16 bilder/s och 0,06 s/bild som arteriell puls inducerar pulserande förändringar i gingival mikrocirkulationen9, som har till vara i genomsnitt från inspelningen. Snabb bildbehandling minskade risken för rörelse artefakter, alltför. Dock vid felaktiga inställningar eller patientens rörelser, ska inspelningen stoppas och upprepas under optimala förhållanden.
Två operatörer deltog i varje mätning: en justerad LSCI huvudet och kontrollerade datorn medan andra indragen läpparna av patienten. I denna studie tre upprepade mätningar utfördes i varje session, tar varje 30 s. Eftersom mätningar innebär alltid någon form av irritation i mjuk vävnad på grund av den oundvikliga indragning av läppar och kinder, som stör mikrocirkulationen i gingiva, uppstår en ökning av slumpmässiga fel. Så mellan dag-variation, dock kan minimeras genom att upprepa hela mätprocessen, dvs, genom att åter öppna munnen, infällbara mjukdelar igen, åter ställa in kamerans position och åter välja ROIs i programvara9.
Gingival mikrocirkulationen visade hög regional variation8. En metod som LSCI som mäter blodflödet i ett stort område har därför en stor fördel över enda punkt mätteknik som LDF. I denna studie omfattade området mätning hela operationsområdet. Området brett mätning tillät oss att jämföra re- eller kärlnybildning i olika regioner inom området sårade i vår studie. Tvärtemot LDF, där sonden korrigeras genom stent tillverkat före operation, i fråga om den LSCI metoden, finns det ingen anledning att definiera regionen granskas i förväg. För det primära syftet med övervakning sårläkning i personlig medicin är att känna igen oväntade mönster någonstans runt såret eller klaffen. Dessutom skulle postoperativa förändringar i vävnad geometri och ödem orsakas av mjuk eller hård vävnad augmentation göra den prefabricerade stent värdelös efter operation. Att hjälpa visuell utvärdering, utjämning var påslagen under inspelningen och den utslätande har värdet 10. Detta innebär att perfusion var i genomsnitt över tio bilder för ett jämnare utseende av perfusion bilden och för att minska bakgrundsljud. Dock utjämning är bara en visuell effekt och påverkar inte faktiska inspelade perfusion värden.
Gingival blodflödet har en hög tidsmässig variation liksom. Detta kan relateras till många fysiologiska faktorer som åtföljer vardagslivet, bland annat dygnsrytmen19, blodtryck20, gingival inflammation16,17,18, temperatur16 , 21, mekaniskt tryck8,22,23,24, tand borsta14,17,25 eller tandreglering kraft15 . Standardiseringen och stabilisering av dessa faktorer är därför obligatorisk för framgångsrika uppföljande mätningar.
De metoder som använts tidigare för att utreda transplantat vaskularisering är mycket invasiva, vilket innebar en större inskränkning mätning tidpunkter under läkning, särskilt i humanstudier26,27,28, 29,30,31,32. De har också begränsningar när det gäller mätning regionala skillnader kvantitativt. Våra tidigare studier9,10 har redan visat LSCI hög tillförlitlighet i kliniska prövningar och det visade sig vara användbart för att bestämma tidpunkten för mjuk vävnad läkning av en individ efter tandutdragning för att optimera implantatet placering33. I denna studie visade sårytan täcks av ett xenogen kollagen transplantat utmärkta kärlnybildning, som den 11th postoperativa dagen alla zoner inom graften uppnått maximal blod flöde nivå. Det kan dock antas att kollagen graften sloughed av eller var resorberas av dag 11 och vi faktiskt uppmätta revaskularisering av mottagarens sängen. Förutom dess icke-invasiv funktion är en annan särskilda attribut för LSCI en förmåga att karakterisera reperfusion kurvor på olika regioner i ett transplantat under inkorporering på individuell nivå. Transplantat kärlnybildning centripetal egenskaper liknar föregående histologi observationer30. Detta tyder på att graft revaskularisering uppstår inte bara från periost vaskulär plexus men också från såret marginalen.
Det experiment som presenteras visar att revaskularisering av ett transplantat kan vara tydligt följde upp om varje steg följs strikt. Dock dag 182 resulterade regelvidriga patientförberedelse och instruktion i en betydande ökning i BF.
LSCI används flitigt för full-fält avbildning av vaskulär struktur och tillhörande blodflödet i andra vävnader, som i näthinnan34,35, den hud7,36 och hjärnan37,38 . De mest lovande kliniska tillämpningarna av LSCI är bränna såret bedömning39,40, utvärdering av klaffar41 och intraoperativ cerebrala blodflödet övervakning42. Tydligen finns det allvarliga begränsningar till utbredd gingival mätningar av LSCI hos försökspersoner. Detta verktyg är mycket robust och tung. De huvudsakliga svårigheterna uppstår i samband med dokumentationen kameran, som har låg upplösning och är belägen några centimeter bort från kameran mätning. Dessa egenskaper gör det svårt att identifiera regioner av intresse direkt på färgfoton. Storleken på LSCI maskinen huvudet förhindrar skytte inne i munhålan. Områden som inte syns direkt får därför inte mätas. Vi har visat tidigare att med en indirekt metod med en fotografisk spegel kan fungera som en alternativ metod9. Dock med en spegel innebär mer rörelse artefakter som LSCI är känslig för, gör det svårare att fånga en vinkelrät bild och minskar brännvidd. När det uppmätta området inte kan avbildas vinkelrätt, blod flöde värdet kan vara rätt9,39, men regionen identifiering på bilden förblir komplicerade på grund av 3D vridning.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Författarna har något att avslöja.
Acknowledgments
Detta arbete utfördes delvis från stöd genom den ungerska vetenskapliga forskningsfond under Grant nummer K112364, av det ungerska utrikesdepartementet av mänsklig kapacitet, högre utbildning Excellence Program att Semmelweis University, terapi forskning modul och av den Nationell forskning, utveckling och 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 |
References
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Fazekas, R., et al. Functional characterization of collaterals in the human gingiva by laser speckle contrast imaging. Microcirculation. 25 (3), 12446 (2018).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Yamaguchi, K., Nanda, R. S., Kawata, T. Effect of orthodontic forces on blood flow in human gingiva. Angle Orthodontist. 61 (3), 193-203 (1991).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Mormann, W., Bernimoulin, J. P., Schmid, M. O. Fluorescein angiography of free gingival autografts. Journal of Clinical Periodontology. 2 (4), 177-189 (1975).
- 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).
- Fazekas, R., et al. A proposed method for assessing the appropriate timing of early implant placements: a case report. Journal of Oral Implantology. , (2018).
- 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).
- Srienc, A. I., Kurth-Nelson, Z. L., Newman, E. A. Imaging retinal blood flow with laser speckle flowmetry. Front Neuroenergetics. 2, (2010).
- 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).
- 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).
- 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).
- Lindahl, F., Tesselaar, E., Sjoberg, F. Assessing paediatric scald injuries using Laser Speckle Contrast Imaging. Burns. 39 (4), 662-666 (2013).
- 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).
- 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).
- 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).
