Un nuovo approccio per superare artefatto movimento quando si utilizza un contrasto di Laser Speckle Imaging System per alternando velocità della microcircolazione sanguigna
Summary
Questo studio presenta una nuova tecnica per la misurazione e l’analisi di velocità della microcircolazione sanguigna in un singolo esperimento utilizzando un imager di contrasto della macchiolina di laser che si alternano.
Abstract
La laser imager di contrasto della macchiolina (LSCI) fornisce una tecnica semplice ma potente per la misurazione del flusso sanguigno microcircolatorio. Ideale per le risposte dinamiche di sangue, la LSCI viene utilizzato nello stesso modo come un convenzionale Laser Doppler Imager (LDI). Tuttavia, con una profondità massima di pelle di circa 1 mm, la LSCI è progettato per concentrarsi su principalmente il flusso sanguigno superficiale. Esso viene utilizzato per misurare superfici di pelle di fino a 15 cm x 20 cm. La nuova tecnica introdotta in questo account di carta per alternata velocità di microcirculations; misurazione del flusso di flusso cioè sia lento e veloce con la LSCI. La tecnica novella supera anche la più grande lacuna di LSCI, che è alta sensibilità al movimento di artefatto. Un cerotto adesivo opaco (AOP) è stato introdotto per la soddisfacente registrazione del flusso sanguigno microcircolatorio, sottraendo il segnale LSCI da AOP dal segnale di pelle laser speckle. L’impostazione ottimale è definita anche perché la LSCI è più potente quando variazioni di flusso sono misurati rispetto a un valore basale di riferimento, con flusso microcircolatorio sangue espresso come una percentuale cambia dalla linea di base. Questi cambiamenti possono essere utilizzati per analizzare lo stato del sistema di flusso di sangue.
Introduction
Laser Speckle Imaging contrasto (LSCI) è un comprovato non-contatto, metodo per analizzare sangue flusso microcircolazione1,2,3,4,5,6 di monitoraggio in tempo reale , 7. the LSCI utilizzati in questa carta è moorFLPI pieno campo. La misurazione della perfusione di flusso di sangue in grandi aree a elevata risoluzione spaziale e temporale, utilizzando un fenomeno chiamato “speckle laser” è uno dei principali vantaggi di questo dispositivo6. La valutazione in tempo reale della microcircolazione avviene attraverso modelli acquisiti tramite una fotocamera mediante macchie sparse. Dato che il moorFLPI LSCI è destinato alla ricerca clinica e fisiologica, il software di elaborazione di immagine funziona sul fatto che alta perfusione produce rapida variazione nel modello laser speckle, che è poi integrato da addebitato Coupled Device (CCD) per produrre una superficie di contrasto basso8. Il contrasto è quantificato ed il flusso risultante è colore codificato per produrre un’ immagine di aspersione8.
Purtroppo, la LSCI è molto sensibile alle vibrazioni ambientali, artefatto e movimento del soggetto zona9. Ad oggi questo ha fornito impegnativo quando alternanza degli Stati di flusso sono stati studiati. Questo documento spiega dettagli della tecnica esplicita delineato in un recente studio10 , dove un dispositivo di stimolazione elettrica neuromuscolare è stato utilizzato per misurare microcircolazione sanguigna quando c’era movimento dell’arto in esame.
Protocol
Representative Results
Discussion
Lo scopo di questo studio era di introdurre una nuova tecnica per la misurazione e l’analisi di velocità della microcircolazione sanguigna in un singolo esperimento utilizzando la LSCI che si alternano. Le misurazioni possono essere influenzate da luce ambientale, vibrazione e movimento partecipante compreso respirazione e spasmi muscolari. I passaggi descritti nel protocollo sono stati progettati per ridurre al minimo tali effetti e ottenere misurazioni affidabili e ripetibili della microcircolazione sanguigna.
È dato risalto a che ogni passaggio all’interno del protocollo è fondamentale per una misurazione accurata della microcircolazione sanguigna, la tecnica introdotta era scoperto seguenti test sequenziale di tutte le possibili opzioni di impostazione e combinazioni disponibili, tra cui: tempo costante, impostazione dello zoom, tempo di esposizione, Mostra palette immagine tasso, guadagno e flusso. Risultati sono stati analizzati e ripetono utilizzando la visualizzazione di video dal vivo e analisi offline per trovare la configurazione ottima di imaging. Questo era essenziale come il software di elaborazione di immagine utilizza il fatto che produce alta perfusione rapida variazione nel modello della macchiolina di laser, e di conseguenza una zona di basso contrasto di speckle ben definito è prodotto nell’immagine video. Immagine di aspersione viene quindi creato in una mappa di color-coded di perfusione microcircolatoria.
Preparazione sperimentale di zona e la partecipazione è risultata essenziale, e questo può essere controllato evitando lavoro vicino a fonti di luce (finestra) o forti fonti di luce artificiale, in quanto questi potrebbero interferire con il moorFLPI vicino a sorgente laser infrarossi. Il protocollo inoltre introdotto un AOP come è stato riconosciuto che le vibrazioni ambientali e movimento del partecipante sia generare segnali che sono indistinguibili dal flusso sanguigno. L’AOP è rivelato per essere una scelta semplice ma efficace, offrendo sempre l’opzione sottile ma opaco, chiaro e accessibile che aveva una superficie microscopicamente ruvida per evitare significativa riflessione speculare. Ricerca preliminare di Omarjee et al. 11 evidenzia una limitazione potenziale con cui Leukotape crea un’ampiezza di segnale riflesso diverso da quello della pelle e varia in modo significativo tra i soggetti; Tuttavia Mahé et al. 1 non trovato alcuna differenza drastica tra i partecipanti. Anche se Leukotape è più accessibile di quanto altro su misura, patch adesivi doppio strato, l’accuratezza della misura di equazione (1) può essere migliorato utilizzando un POA alternativo.
La sezione di analisi offline evidenziata l’importanza delle dimensioni di ROIs e la loro posizione all’interno dell’area di interesse. Inizialmente, un più grande ROI 1, circa 8 cm2, è stato provato che overlaid il 2 ROI. Questa metodologia divenne ben presto un-affidabile a causa del movimento di artefatto causando il ROI 2 lo spostamento e l’esperimento live ha dovuto essere interrotta per ri-centrare il 2 ROI. Un altro breve arrivando era che a causa di ROI 1 sovrapponendo l’AOP, il flusso medio non ha preso la zona sotto AOP su un conto, come non c’era più un segnale retrodiffuso. Ciò significava un’ampia sezione della microcircolazione sanguigna era stata trascurata e pertanto dati flusso risultanti non sono state corretti. Di conseguenza, una metodologia in cui due ROIs di 2 cm2, con un POA di 8 cm2 e nessuna interazione tra ROI 1 e 2 di ROI (ma tenuta entro 2-4 cm uno da altro), fornisce una tecnica di analisi affidabili e ripetibili per la misura di sangue microcircolazione.
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Gli autori non hanno nessun ringraziamenti.
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 |
Riferimenti
- 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).
