Un nuevo enfoque para superar el artefacto de movimiento cuando se utiliza un contraste de punto láser sistema de imagen para alternar la velocidad de la microcirculación sanguínea
Summary
Este estudio introduce una nueva técnica para la medición y análisis de alterna velocidades de la microcirculación de la sangre en un solo experimento utilizando a un toner laser speckle contraste.
Abstract
El toner del laser de contraste moteado (pone) proporciona una técnica simple pero poderosa para medir el flujo sanguíneo microcirculatorio. Ideal para la respuesta dinámica de la sangre, la pone se utiliza de la misma manera como un convencional Laser Doppler Imager (LDI). Sin embargo, con una profundidad máxima de la piel de aproximadamente 1 mm, la Empeoraron está diseñado para centrarse en el flujo de sangre superficial principalmente. Se utiliza para medir superficies de piel de hasta 15 x 20 cm. La nueva técnica introducida en este papel es responsable alterna velocidades de microcirculations; es decir, lento y rápido flujo flujo medición la Empeoraron. La nueva técnica también supera el defecto mayor de pone, que es de alta sensibilidad al movimiento del artefacto. Un parche adhesivo opaco (AOP) se introduce para la grabación satisfactoria de flujo sanguíneo microcirculatorio, restando la señal pone de la DOP de la señal de láser punto piel. El ajuste óptimo se define porque la pone es más poderosa cuando cambios de flujo se miden en relación con una base de referencia, con flujo micro circulatorio de sangre expresado como porcentaje el cambio de la línea de base. Estos cambios pueden utilizarse para analizar el estado del sistema de flujo de sangre.
Introduction
La proyección de imagen de contraste de punto láser (pone) es un probado sin contacto, método para análisis de sangre flujo microcirculación1,2,3,4,5,6 de monitoreo en tiempo real , 7. pone el utilizado en este documento es moorFLPI todo el campo. La medición de la perfusión de flujo de sangre en áreas grandes de alta resolución espacial y temporal, mediante un fenómeno llamado “punto de láser” es una de las principales ventajas de este dispositivo6. La evaluación en tiempo real de la microcirculación se hace a través de patrones capturados a través de una cámara mediante patrones de speckle dispersos. Dado que el moorFLPI pone está destinado a investigaciones clínicas y fisiológicas, el software de procesamiento de imágenes se trabaja en el hecho de que alta perfusión produce rápida variación en el patrón de punto de laser, entonces integrado por carga acoplada dispositivo (CCD) para producir un área de bajo contraste8. El contraste es cuantificado y el flujo resultante es color cifrado para producir una imagen de la perfusión de8.
Por desgracia, la pone es muy sensible a vibraciones ambientales, artefacto y los movimientos del tema zona9. Hasta la fecha esto ha proporcionado difícil cuando alterna Estados de flujo han sido estudiados. Este documento explica los detalles de la técnica explícitamente descritas en un reciente estudio10 donde un dispositivo de estimulación eléctrica Neuromuscular fue utilizado para medir la microcirculación sanguínea cuando hubo movimiento de la extremidad examinada.
Protocol
Representative Results
Discussion
El objetivo de este estudio fue introducir una nueva técnica para la medición y análisis de alterna velocidades de la microcirculación de la sangre en un solo experimento utilizando la Empeoraron. Las mediciones pueden ser afectadas por luz ambiente, vibración y movimiento participante incluyendo respiración y fasciculaciones. Los pasos descritos en el protocolo han sido diseñados para reducir al mínimo esos efectos y obtener medidas confiables y repetibles de la microcirculación sanguínea.
Se enfatiza que cada paso dentro del protocolo es vital para una medición precisa de la microcirculación sanguínea, técnica introducida fue descubierto secuencial siguiente pruebas de todas las posibles opciones y combinaciones disponibles, incluyendo: tiempo constante, configuración de zoom, tiempo de exposición, Mostrar la paleta de la imagen de frecuencia, ganancia y flujo. Se analizaron los resultados y repitieron utilizando la visualización de vídeo vivo y análisis fuera de línea para encontrar la configuración de imagen óptima. Esto era esencial, ya que el software de procesamiento de imágenes utiliza el hecho de que alta perfusión produce rápida variación en el patrón del punto del laser, y como resultado se produce una zona de bajo contraste de punto bien definido en la imagen de vídeo. Entonces se crea la imagen de perfusión en un mapa color-coded de la perfusión microcirculatoria.
Preparación experimental del área y la participación resulta para ser esencial, y esto puede ser controlado evitando trabajo cerca de fuentes de luz natural (ventana) o fuertes fuentes de luz artificial, como éstos pueden interferir en la moorFLPI cerca de la fuente láser infra-rojo. El protocolo también introdujo un AOP ya se reconoció que la vibración ambiental y movimiento de los participantes tanto generan señales que son indistinguibles de flujo sanguíneo. La DOP resultó una opción simple pero eficaz, ofreciendo una opción fina pero opaca, clara y accesible que tenía una superficie microscópico áspera para evitar significativa reflexión especular. Investigaciones preliminares por Omarjee et al. 11 destaca una limitación potencial por el cual Leukotape crea una amplitud de la señal de reflexión diferente a la de la piel y varía significativamente entre los sujetos; sin embargo Mahe et al. 1 no encontró drásticas diferencias entre los participantes. Aunque Leukotape es más accesible que otros a medida, parches termoadhesivos de la bicapa, la exactitud de la medición de la ecuación (1) podría mejorarse mediante el uso de un AOP alternativo.
La sección de análisis fuera de línea destacó la importancia de los tamaños de ROIs y su ubicación dentro del área de interés. Inicialmente, un mayor retorno de la inversión 1, aproximadamente 8 cm2, se intentó que sobrepuso el retorno de la inversión 2. Esta metodología se convirtió en sin fiable debido al movimiento del artefacto que resulta en el movimiento de retorno de la inversión 2, y el experimento vivo tuvo que ser parada para volver a centrar el retorno de la inversión 2. Otra entrada corta fue que debido a ROI 1 superponer el AOP, el flujo promedio ya no el área debajo de AOP en una cuenta, como ya no era una señal de retrodispersión. Esto significó una gran parte de la microcirculación sanguínea fue siendo pasado por alto y por lo tanto, datos de flujo resultantes no eran correctos. Por lo tanto, una metodología en que dos ROIs de 2 cm2, con un AOP de 8 cm2 y ninguna interacción entre ROI 1 y 2 de retorno de la inversión (pero mantenerse dentro de los 2-4 cm de cada uno), ofrece una técnica de análisis confiables y repetibles para medición de sangre microcirculación.
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Los autores no tienen ninguna agradecimientos.
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).
