En ny tilnærming til å overvinne bevegelse gjenstand når du bruker en Laser Speckle kontrast tenkelig System for vekslende hastigheter på blod mikrosirkulasjonen
Summary
Denne studien introduserer en ny teknikk for måling og analyse av vekslende hastigheter på blod mikrosirkulasjonen i et enkelt eksperiment som bruker en laser speckle kontrast imager.
Abstract
Laser speckle kontrast imager (LSCI) gir en kraftig men enkel teknikk for å måle microcirculatory blodstrøm. Ideell for blod dynamisk svar, LSCI brukes på samme måte som en vanlig Laser Doppler Imager (LDI). Men med en maksimal hud dybde på ca 1 mm, er LSCI utformet for å fokusere på hovedsakelig overfladisk blodstrøm. Den brukes til å måle huden overflate områder i opptil 15 cm x 20 cm. Den nye teknikken i dette papir står for vekslende hastigheter på microcirculations; dvs. både trege og raske flux måling ved hjelp av LSCI. Teknikken seirer også LSCIS største brist, som er høy følsomhet gjenstand bevegelse. En selvklebende ugjennomsiktig oppdatering (AOP) er introdusert for tilfredsstillende opptak av microcirculatory blodstrøm, ved å trekke LSCI signalet fra AOP fra laser speckle huden signalet. Optimal innstilling defineres også fordi LSCI mektigste når fluks endringer er målt i forhold til en referanse-plan, med blod microcirculatory flux uttrykt prosentvis endres fra grunnlinjen. Disse endringene kan brukes for å analysere statusen av blodet flyt.
Introduction
Laser Speckle kontrast Imaging (LSCI) er en bevist ikke-kontakt, sanntid overvåke metode for å analysere blodet flyt mikrosirkulasjonen1,2,3,4,5,6 , 7. den LSCI brukes i dette papiret er moorFLPI hele feltet. Måling av blod flyte perfusjon i store områder med høy romlig og tidsmessige oppløsning bruker et fenomen som kalles “laser speckle” er en av de viktigste fordelene med denne enheten-6. Sanntid vurdering av mikrosirkulasjonen gjøres gjennom fanget mønstre via et kamera med spredte speckle mønstre. Gitt at moorFLPI LSCI er beregnet for klinisk og fysiologiske forskning, fungerer bildebehandlingen på det faktum at høy perfusjon produserer rask variasjon i laser speckle mønster, som er så integrert av belastet kombinert enhet (CCD) å lage et område med lav kontrast8. Kontrasten er kvantifisert resulterende fluks er fargekodet for å produsere en perfusjonsmåling bilde8.
Dessverre, LSCI er svært følsomme for miljømessige vibrasjon, gjenstand og bevegelse av gjenstand området9. Dette har gitt utfordrende når vekslende flyt stater har blitt studert. Dette dokumentet forklarer detaljer om eksplisitt teknikken skissert i en fersk studie10 der en nevromuskulær elektrisk stimulering enheter ble brukt til å måle blod mikrosirkulasjonen da det var bevegelse av lem undersøkt.
Protocol
Representative Results
Discussion
Målet med denne studien var å introdusere en ny teknikk for måling og analyse av vekslende hastigheter på blod mikrosirkulasjonen i et enkelt eksperiment som bruker LSCI. Målene kan påvirkes av lyset, vibrasjon og deltaker bevegelse inkludert puste og rykninger. Fremgangsmåten i protokollen har alle blitt designet å minimere de effektene og få pålitelig og repeterbare målinger av blod mikrosirkulasjonen.
Det understrekes at hvert trinn i protokollen er avgjørende for en nøyaktig måling av blod mikrosirkulasjonen, teknikken introdusert var oppdaget følgende sekvensielle testing av alle mulige alternativene og kombinasjonene tilgjengelig inkludert: tid konstant, zoominnstilling, eksponeringstid, vise hastighet, gevinst og fluks bildepalett. Resultatene ble analysert og gjentatt med live skjerm og frakoblet analyse for å finne optimal tenkelig oppsettet. Dette var avgjørende som bildebehandlingen bruker at høy perfusjon produserer rask variasjon i laser speckle mønster, og som et resultat en lav kontrast område av veldefinerte speckle produseres i videobildet. Perfusjon bildet opprettes deretter i et fargekodet kart av microcirculatory perfusjon.
Eksperimentell område og deltakelse forberedelse er funnet for å være avgjørende, og dette kan kontrolleres ved å unngå arbeid nær kilder dagslys (vindu) eller sterke lyskilder kunstige, som dette kan forstyrre moorFLPI nær infrarød laser kilde. Protokollen også innført en AOP som det ble anerkjent at miljømessige vibrasjon og bevegelse av deltaker både generere signaler som er utvisket fra blodstrømmen. AOP viste seg for å være en enkel men effektiv valget, tilbyr en tynn men ugjennomsiktig, lett og tilgjengelig alternativ som hadde et mikroskopisk grov areal å unngå betydelig specular refleksjon. Foreløpige undersøkelser av Omarjee et al. 11 fremhever en potensiell begrensning som Leukotape oppretter en refleksjon signal amplituden annet huden og varierer betydelig mellom temaer; men Mahe et al. 1 fant ingen drastiske forskjellen mellom deltakerne. Selv om Leukotape er mer tilgjengelig enn andre skreddersydd, bilayer lim patcher, kan nøyaktigheten av ligningen (1) måling styrkes ved hjelp av en alternativ AOP.
Delen frakoblede analyse understreket viktigheten av størrelser av ROIs, og deres plassering i området rundt. I utgangspunktet ble en større avkastning 1, ca 8 cm2, forsøkt som kledde avkastning 2. Denne metoden ble snart un pålitelig på grunn av gjenstand bevegelse som resulterer i Avkastningen 2 flytting og live forsøket måtte stoppes for å midtstille re avkastning 2. En annen kort kommer var at på grunn av Avkastningen 1 overliggende AOP, mener fluks lenger tok området under AOP til en konto, som var det ikke lenger et backscattered signal. Dette betydde en stor del av blod mikrosirkulasjonen var blir oversett og derfor flux resultatdataene var ikke riktig. Derfor metode som to ROIs 2 cm2, med en AOP 8 cm2 og ingen interaksjon mellom Avkastningen 1 og avkastning 2 (men holdt innen 2-4 cm fra hverandre), gir en pålitelig og repeterbare teknikk for måling av blod mikrosirkulasjonen.
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Forfatterne har ingen takk.
Materials
| moorFLPI LSCI | Moor Instruments | Not Available – Online Link Provided in descreption | moorFLPI is an instrument designed for the measurment of blood flow within microvasculature by using infra red laser speckle contrast analysis. https://gb.moor.co.uk/ |
| moorFLPI Image Review Module | Moor Instruments | No Available – Online Link Provided | Used with moorFLPI, user can record and measure changes in blood flow by changerating a colour coded map of tissue perfusion. https://gb.moor.co.uk/ |
| Leukotape | BSN Medical | 72978-10 | Medical tape with microporous surface. http://www.bsnmedical.co.uk/fileadmin/z-countries/United_Kingdom/PDF/L/Leukotape_K_A46PP_low_res_11112013.pdf |
References
- Mahe, G., Rousseau, P., Durand, S., Leftheriotis, G., Abraham, P. Laser speckle contract imaging accurately measures blood flow over moving skin surfaces. Microvas Res. 81 (2), 183-188 (2010).
- Rousseau, P., et al. Increasing the "region of interest" and "time of interest", both reduce the variability of blood flow measurements using laser speckle contrast imaging. Microvas Res. 82, 88-91 (2011).
- Hecht, N., Woitzik, J., Dreier, J., Vajkoczy, P. Intraoperative monitoring of cerebral blood flow by laser speckle contrast analysis. Neurosurg Focus. 27 (4), 1-6 (2009).
- Mahe, G., Durand, S., Humeau-Heurtier, A., Leftheriotis, G., Abrham, P. Impact of experimental conditions on noncontact laser recordings in microvascular studies. Microcirculation. 19 (8), 669-675 (2012).
- Cheng, H., Duong, T. Q. Simplified laser-speckle-imaging analysis method and its application to retinal blood flow imaging. Opt Lett. 32 (15), 2188-2190 (2007).
- Doherty, J., McNamara, P., Clancy, N. T., Enfield, J. G., Leahy, M. J. Comparison of instruments for investigation of microcirculatory blood flow and red blood cell concentration. J Biomed Opt. 14 (3), 034025 (2009).
- Briers, D. J. Laser speckle contrast imaging for measuring blood flow. Opt Appl. 37 (1), 139-152 (2007).
- . . moorFLPI User Manual. (8), (2012).
- Mahe, G., Durand, S., Humeau-Heurtier, A., Abraham, P. Impact of Experimental Conditions on Noncontact Laser Recordings in Microvascular Studies. Microcirculation. 19, 669-675 (2012).
- Bahadori, S., Immins, T., Wainwright, T. The effect of calf neuromuscular electrical stimulation and intermittent pneumatic compression on thigh microcirculation. Micro Res. 111, 37-41 (2017).
- Omarjee, L., et al. Optimisation of movement detection and artifact removal during laser speckle contrast imaging. Miscrovas Res. 97 (1), 75-80 (2015).
