用激光散斑对比成像系统克服运动伪影的新方法血液微循环的交替速度
Summary
本研究介绍了一种利用激光散斑造影仪测量和分析血液微循环交替速度的新方法。
Abstract
激光散斑造影成像仪 (LSCI) 提供了一种强大而简单的测量微循环血流的技术。理想的血液动力反应, LSCI 的使用方式与传统的激光多普勒成像仪 (LDI) 相同。然而, 最大的皮肤深度约1毫米, LSCI 设计的重点主要是表面血流。它用于测量 15 cm x 20 cm 的皮肤表面积。本文介绍的新技术是微循环的交替速度;即使用 LSCI 的慢速和快速流量测量。该技术还克服了 LSCI 最大的缺点, 即对工件运动的灵敏度高。通过从激光散斑皮肤信号中减去来自 aop 的 LSCI 信号, 引入了一种粘着不透明贴片 (aop) 来满足微循环血流的满意记录。最佳的设置也被定义了, 因为 LSCI 是最强有力的, 当通量变动测量相对于参考基线, 以血液微循环通量表示作为一个百分比变动从基线。这些变化可用于分析血流系统的状态。
Introduction
激光散斑造影成像 (LSCI) 是一种行之有效的非接触、实时监测方法, 用于分析血流微循环1,2,3,45,6,7. 本文所用的 LSCI moorFLPI 全域。利用一种称为 “激光散斑” 的现象测量大面积高时空分辨率的血流灌注是该装置6的主要优点之一。real-time 评估的微循环是通过拍摄的模式, 通过相机使用散斑模式。鉴于 moorFLPI LSCI 用于临床和生理学研究, 图像处理软件的工作原理是, 高灌注产生的激光散斑模式的快速变化, 然后由带电耦合器件 (CCD) 集成生成低对比度的区域8。对比度是量化的, 由此产生的流量是彩色编码产生一个灌注图像8。
不幸的是, LSCI 是非常敏感的环境振动, 工件和运动的主题领域9。到目前为止, 这为交流流状态的研究提供了挑战。本文详细介绍了显式技术概述了在最近的研究10 , 其中一个神经肌肉电刺激装置被用来测量血液微循环时, 有肢体的运动正在检查。
Protocol
Representative Results
Discussion
本研究的目的是介绍一种新的方法来测量和分析的交替速度的血液微循环在一个单一的实验使用 LSCI。测量可以受到环境光、振动和参与运动的影响, 包括呼吸和抽搐。该协议中概述的步骤都是为了尽量减少这些影响, 并获得可靠和可重复的血液微循环测量。
人们强调, 该协议中的每一个步骤对于准确测量血液微循环都是至关重要的, 在对所有可能的设置选项和组合进行顺序测试后发现了该技术, 包括:时间常数, 变焦设置, 曝光时间, 显示率, 增益和通量图像调色板。结果进行了分析和重复使用现场视频显示和离线分析找到最佳的成像设置。这是必不可少的, 因为图像处理软件使用的事实, 高灌注产生的激光散斑模式的快速变化, 并因此在视频图像中产生了一个低对比度清晰的散斑区。灌注图像, 然后创建在一个 color-coded 的微循环灌注图。
实验区和参与准备是必不可少的, 这可以通过避免工作附近的日光源 (窗口) 或强光源的人工光, 因为这些可能会干扰 moorFLPI 附近的红外激光源。该协议还介绍了一个 AOP, 因为它被承认, 环境振动和参与者的运动都产生的信号是无法区分的血流。AOP 证明是一个简单而有效的选择, 提供了一个薄但不透明, 光和容易接近的选项, 有一个微观粗糙的表面积, 以避免显着镜面反射。Omarjee et al.的初步研究11突出显示了一个潜在的限制, 即 Leukotape 创建的反射信号振幅与皮肤不同, 并且各主体之间的差异很大;然而马希et al.1发现参与者之间没有显著差异。虽然 Leukotape 比其他定制的双层粘接片更易访问, 但通过使用另一种 AOP, 可以提高方程 (1) 测量的精确度。
离线分析部分强调了 roi 大小的重要性, 以及它们在感兴趣区域的位置。最初, 一个更大的 roi 1 (大约 8 cm2) 被尝试, 其中覆盖了 roi 2。这种方法很快成为 un-reliable 由于工件运动导致的 roi 2 移动和现场实验必须停止, 以重新的 roi 2。另外一个短期的原因是, 由于 ROI 1 覆盖了 aop, 平均通量不再将 aop 下的区域作为一个帐户, 因为不再有散射信号。这意味着大量的血液微循环被忽视, 因此产生的通量数据是不正确的。因此, 一种方法, 其中两个 roi 2 cm2, 具有 8 cm2的 AOP, 在 roi 1 和 roi 2 之间没有交互 (但在彼此之间保持2-4 厘米), 为血液测量提供了可靠且可重复的分析技术。微循环.
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
作者没有致谢。
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 |
Referências
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