Новый подход для преодоления артефакта движения при использовании лазерной спекл контраст изображения системы для чередующихся скорости микроциркуляции крови
Summary
Это исследование представляет Роман техника для измерения и анализа чередующихся скорости микроциркуляции крови в одном эксперимент с использованием лазерной спекл контраст тепловизор.
Abstract
Лазерной спекл контраст томографа (LSCI) обеспечивает мощный и простой метод для измерения потока микроциркуляции крови. Идеально подходит для динамических ответов крови, LSCI используется так же, как Doppler Imager обычных лазерных (ЛДИ). Однако с максимальной кожи глубиной примерно 1 мм, LSCI предназначен для сосредоточиться на основном поверхностное кровообращение. Он используется для измерения поверхности области кожи до 15 x 20 см. Новая техника, представил в этой бумаге счетов для чередующихся скорости microcirculations; т.е. медленный и быстрый поток поток измерение с помощью LSCI. Роман технику также преодолевает LSCI в большой недостаток, который является высокая чувствительность к движению артефакт. Клей непрозрачный патч (АОП) вводится для удовлетворительного записи потока микроциркуляции крови, путем вычитания LSCI сигнал от АОП от лазерной спекл кожи сигнала. Оптимальные настройки определяется также потому, что LSCI является самым мощным, когда изменения потока измеряются относительно исходных ссылок, с микроциркуляторного поток крови в процентах изменения от базовой линии. Эти изменения могут быть использованы для анализа состояния системы потока крови.
Introduction
Контрастность изображений лазерной спекл (LSCI) является проверенным бесконтактный, реального времени мониторинг метод анализа крови поток микроциркуляции1,2,3,4,5,6 , 7. LSCI, используемые в этой бумаге является moorFLPI полного поля. Измерение перфузии потока крови в крупных районах высоким пространственным и временным разрешением, используя явление под названием «лазерной спекл» является одним из главных преимуществ этого устройства6. Режиме реального времени оценки микроциркуляции делается через захваченных моделей через камеры с помощью разбросанных спекл шаблонов. Учитывая, что moorFLPI LSCI предназначен для физиологических и клинических исследований, обработки изображений программное обеспечение работает на тот факт, что высокие перфузии производит быстрое отклонение в лазерной спекл шаблон, который затем интегрирован, взимается устройства в сочетании (CCD) для создания области низкой контрастности8. Количественно контраст и результирующий поток является цветом производить перфузии изображения8.
К сожалению очень чувствительны к окружающей среды вибрации, артефакт и движения субъекта площадь9LSCI. На сегодняшний день это предоставил сложной когда изучал переменный поток государства. Этот документ объясняет подробности явного техники, изложенные в недавно исследование10 где нервно устройство электрической стимуляции был использован для измерения микроциркуляцию крови, когда там было движение конечностей, рассматривается.
Protocol
Representative Results
Discussion
Целью данного исследования было представить Роман техника для измерения и анализа чередующихся скорости микроциркуляции крови в одном эксперименте с использованием LSCI. Измерения могут быть затронуты рассеянного света, вибрации и участников движения, включая дыхание и подергивания. Шаги, изложенные в протоколе были разработаны для сведения к минимуму этих последствий и получить надежные и повторяемые измерения микроциркуляции крови.
Он подчеркнул, что каждый шаг в рамках протокола имеет решающее значение для точного измерения микроциркуляции крови, представил технику обнаружил следующие последовательные испытания всех возможных параметров и комбинации доступны в том числе: времени константа, масштаб, выдержка, отображение скорости, усиления и потока изображения палитры. Результаты были проанализированы и повторным использованием живой видео-дисплей и автономный анализ для поиска оптимального изображения установки. Это важно, поскольку обработки изображений программное обеспечение использует тот факт, что высокие перфузии производит быстрое отклонение в лазерной спекл шаблон, и в результате низкой контрастности области четко спекл производится на видеоизображении. Перфузии изображение создается в цветную карту микроциркуляторного перфузии.
Экспериментальные области и участие подготовка оказалась важным, и это может контролироваться избегая работы вблизи источников дневного света (окна) или сильных источников искусственного света, поскольку они могут мешать moorFLPI вблизи инфра красный лазерный источник. Протокол также представил АОП, как было признано, что экологические вибрации и движения участника как генерировать сигналы, которые неотличимы от потока крови. АОП оказалась простой, но эффективный выбор, предлагая более тонкий но непрозрачной, легкие и доступные вариант, который был микроскопически грубая поверхность избежать значительных зеркального отражения. Предварительные исследования по Omarjee и др. 11 подчеркивается потенциальным ограничением, которое Leukotape создает амплитуда сигнала отражение отличается от кожи и значительно варьируется между субъектами; Однако Маэ и др. 1 найти не резкое различие между участниками. Хотя Leukotape является более доступным, чем другой заказ, бислой клей патчи, точность измерения уравнение (1) может быть повышена с помощью альтернативных АОП.
Автономный анализ разделе подчеркнул важное значение размеров трансформирования и их место внутри области интереса. Первоначально больше 1 ROI, примерно 8 см2, судили который выложил ROI 2. Эта методология вскоре стал ООН надежной связи артефакт движение привело движущихся ROI 2 и живой эксперимент должен был быть остановлены, чтобы повторно центр ROI 2. Еще один короткий ближайшие был, что из-за ROI 1 Наложение АОП, средний поток больше не взял площадь под АОП в счет, как больше не рассеяния сигнал. Это означало большой раздел микроциркуляции крови был незамеченными и поэтому результирующий поток данных не были правильными. Таким образом методология, в котором два ROIs 2 см2, с АОП 8 см2 и без взаимодействия между ROI 1 и ROI 2 (но держится в течение 2-4 см друг от друга), обеспечивает надежные и повторяемые анализа метод для измерения крови микроциркуляции.
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Авторы имеют без подтверждений.
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 |
Referenzen
- 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).
