Une nouvelle approche pour surmonter des artéfacts de mouvement lorsque vous utilisez un contraste de Speckle Laser système d’imagerie pour passer les vitesses de la Microcirculation sanguine
Summary
Cette étude présente une nouvelle technique de mesure et d’analyse d’une alternance de vitesses de la microcirculation du sang dans une expérience simple à l’aide d’un appareil d’imagerie laser speckle contraste.
Abstract
L’imagerie de contraste speckle laser (LSCI) fournit une technique simple mais puissante pour mesurer la microcirculation sanguine. Idéal pour les réponses dynamiques de sang, le LSCI est utilisé de la même manière comme un conventionnel Laser Doppler Imager (LDI). Cependant, avec une profondeur maximale de peau d’environ 1 mm, le LSCI est conçu pour se concentrer sur principalement la circulation sanguine superficielle. Il sert à mesurer des surfaces de peau jusqu’à 15 x 20 cm. La nouvelle technique a présenté dans ce document de comptes pour passer les vitesses de microcirculations ; mesure du flux de débit c’est-à-dire fois lent et rapide utilisant le LSCI. Cette nouvelle technique surmonte également plus grand d’entre eux du LSCI, est haute sensibilité au mouvement de l’artefact. Une pastille adhésive opaque (AOP) est introduite pour un enregistrement satisfaisant de la microcirculation sanguine, en soustrayant le signal LSCI de l’AOP du signal laser speckle peau. Le réglage optimal est également défini, car le LSCI est plus puissante lorsque les changements de flux sont mesurés par rapport à une base de référence, avec flux microcirculatoire sang, exprimée en pourcentage, changement de la ligne de base. Ces changements peuvent être utilisés pour analyser l’état du système de circulation du sang.
Introduction
Imagerie de contraste de laser Speckle (LSCI) est un éprouvé sans contact, méthode pour analyser le sang écoulement microcirculation1,2,3,4,5,6 de suivi en temps réel , 7. le LSCI utilisés dans le présent document est moorFLPI plein champ. La mesure de la perfusion sanguine débit dans de vastes zones à haute résolution spatiale et temporelle à l’aide d’un phénomène appelé « speckle laser » est l’un des principaux avantages de ce dispositif6. L’évaluation en temps réel de la microcirculation se faite par le biais de modèles capturés grâce à une caméra à l’aide de modèles speckle épars. Étant donné que la moorFLPI LSCI est destiné à la recherche clinique et physiologique, logiciel de traitement d’image fonctionne sur le fait que cette perfusion élevé produit une variation rapide de la configuration de speckle laser, qui est ensuite intégrée le dispositif à couplage de facturés (DCC) pour produire une zone de faible contraste8. Le contraste est quantifié et le flux qui en résulte est couleur codée pour produire une image de perfusion8.
Malheureusement, le LSCI est très sensible aux vibrations environnementales, artefact et le mouvement de la zone de sujet9. Jusqu’ici cela a fourni difficile quand les États de flux alternatif ont été étudiés. Cet article explique les détails de la technique explicite indiqué dans une récente étude10 où un appareil de Stimulation électrique neuromusculaire a été utilisé pour mesurer la microcirculation sanguine quand il y a mouvement du membre en cours d’examen.
Protocol
Representative Results
Discussion
Le but de cette étude était d’introduire une nouvelle technique de mesure et d’analyse d’une alternance de vitesses de la microcirculation du sang dans une expérience simple à l’aide du LSCI. Les mesures peuvent être affectés par la lumière ambiante, les vibrations et les mouvement participant y compris la respiration et secousses. Les étapes décrites dans le protocole ont été conçus pour réduire au minimum ces effets et d’obtenir des mesures fiables et reproductibles de la microcirculation sanguine.
Il convient de souligner que chaque étape au sein du protocole est essentiel pour une mesure précise de la microcirculation sanguine, la technique introduite a été découverts des analyses séquentielles suivantes de toutes les options de réglage possible et combinaisons disponibles dont : temps constant, réglage du zoom, durée d’exposition, affichez la palette de l’image de taux, de gain et de flux. Les résultats ont été analysés et répètent en utilisant l’affichage vidéo en direct et analyses hors ligne pour trouver la configuration optimale d’imagerie. C’est essentiel, car le logiciel de traitement d’image utilise le fait que la perfusion élevé produit une variation rapide de modèle speckle laser, et ainsi une zone de faible contraste de speckle bien défini est produite dans l’image vidéo. Image de perfusion est alors créée dans une carte couleur de perfusion microcirculatoire.
Préparation expérimentale de zone et de la participation est jugée indispensable, et cela peut être contrôlé en évitant les travaux près de sources de lumière (fenêtre) ou de fortes sources de lumière artificielle, car ceux-ci peuvent interférer avec la moorFLPI près de la source de laser infra-rouge. Le protocole introduit également une AOP comme il a été reconnu que l’environnementale vibration et le mouvement du participant aussi bien génèrent des signaux qui sont impossibles à distinguer de la circulation sanguine. L’AOP est avéré pour être un choix simple et efficace, offrant une option mince mais opaque, clair et accessible, qui avait une surface rugueuse au microscope afin d’éviter l’importante réflexion spéculaire. Recherches préliminaires par Omarjee et al. 11 met en évidence une limitation potentielle par lequel Leukotape crée une amplitude de signal de réflexion différente de celle de la peau et varie considérablement selon les sujets ; Cependant Mahe et al. 1 ne trouvé aucune différence radicale entre les participants. Bien que Leukotape n’est plus accessible que d’autres sur mesure, pastilles adhésives bicouche, la précision de mesure de l’équation (1) pourrait être améliorée en utilisant un AOP alternatif.
La section d’analyse hors connexion mis en évidence l’importance des tailles des ROIs et leur emplacement dans la zone d’intérêt. Au départ, un plus grand ROI 1, environ 8 cm2, a été jugé qui superposées du ROI 2. Cette méthodologie est vite devenu non fiable en raison de mouvement artefact, ce qui entraîne le déplacement du ROI 2 et l’expérience live devait être arrêté afin de recentrer le ROI 2. Une autre entrée courte était qu’en raison de 1 ROI qui vient se superposer l’AOP, le flux moyen pris n’est plus des superficies de l’AOP sur un compte, comme il n’était plus un signal rétrodiffusé. Cela signifiait une grande partie de la microcirculation sanguine était étant passé inaperçue et donc les données de flux qui ne sont pas correctes. Par conséquent, une méthode dans laquelle deux ROIs de 2 cm2, avec un AOP de 8 cm2 et aucune interaction entre ROI 1 et 2 de retour sur investissement (mais entretenu au sein de 2 à 4 cm de l’autre), offre une technique d’analyse fiables et reproductibles pour la mesure du sang microcirculation.
Divulgaciones
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Les auteurs n’ont aucun remerciements.
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 |
Referencias
- 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).
