Een nieuwe benadering voor het overwinnen van Movement Artifact bij het gebruik van een Laser spikkel Contrast Imaging systeem voor wisselende snelheden van bloed microcirculatie
Summary
Deze studie introduceert een nieuwe techniek voor de meting en analyse van wisselende snelheden van bloed microcirculatie in een enkele experiment met behulp van een laser spikkel contrast imager.
Abstract
De laser spikkel contrast imager (LSCI) biedt een krachtige maar toch eenvoudige techniek voor het meten van de microcirculatory doorbloeding. Ideaal voor dynamische reacties van bloed, de LSCI wordt gebruikt op dezelfde manier als een conventionele Laser Doppler Imager (LDI). Echter, met een maximale huid diepte van ongeveer 1 mm, de LSCI is ontworpen te richten op voornamelijk oppervlakkige bloedstroom. Het wordt gebruikt voor het meten van huid oppervlakten van maximaal 15 cm x 20 cm. De nieuwe techniek geïntroduceerd in dit papier rekeningen voor wisselende snelheden van microcirculations; dat wil zeggen zowel langzaam als snel flux Stroommeting met behulp van de LSCI. De nieuwe techniek overwint ook LSCI de grootste tekortkoming, oftewel hoge gevoeligheid voor artefact verkeer. Een zelfklevende ondoorzichtige patch (AOP) is ingevoerd voor goede opname van de microcirculatory doorbloeding, door af te trekken van de LSCI-signaal uit de AOP van de laser spikkel huid signaal. De optimale instelling is ook bepaald omdat de LSCI is meest krachtige wanneer flux wijzigingen worden gemeten ten opzichte van de basislijn van een verwijzing, met bloed microcirculatory flux uitgedrukt als een percentage wijzigen vanaf de basislijn. Deze wijzigingen kunnen worden gebruikt voor het analyseren van de status van het bloed-stroomsysteem.
Introduction
Laser spikkel-Contrast Imaging (LSCI) is een bewezen contactloze, real-time controle methode om te analyseren bloed stroom microcirculatie1,2,3,4,5,6 , 7. de LSCI gebruikt in dit document is moorFLPI Full Field. Het meten van stroom bloedverspreiding in grote gebieden met hoge ruimtelijke en temporele resolutie met behulp van een verschijnsel genaamd “laser spikkel” is een van de belangrijkste voordelen van dit apparaat6. De real-time beoordeling van microcirculatie gebeurt door middel van vastgelegde patronen via een camera met behulp van verspreide spikkel patronen. Gezien het feit dat de moorFLPI LSCI is bedoeld voor klinische en fysiologisch onderzoek, werkt het beeld processing software op het feit dat hoge perfusie produceert snelle variatie in de laser spikkel patroon, die vervolgens door de betalen gekoppeld apparaat (CCD) is geïntegreerd voor de productie van een ruimte van laag contrast8. Het contrast wordt gekwantificeerd en de resulterende flux is kleur gecodeerd om het produceren van een perfusie afbeelding8.
Helaas, de LSCI is zeer gevoelig voor milieu trillingen, artefact en beweging van het onderwerp gebied9. Tot op heden dit heeft verstrekt uitdagend wanneer afwisselend stroom Staten zijn bestudeerd. Dit document legt uit details van de expliciete techniek uiteengezet in een recente studie10 waar een neuromusculaire elektrische stimulatie apparaat werd gebruikt voor het meten van bloed microcirculatie tijdens was er beweging van de ledematen onderzocht.
Protocol
Representative Results
Discussion
Het doel van deze studie was om een nieuwe techniek voor de meting en analyse van wisselende snelheden van bloed microcirculatie in een enkele experiment met behulp van de LSCI. De metingen kunnen worden beïnvloed door het omgevingslicht, trillingen en deelnemer verkeer, inclusief ademhaling en spiertrekkingen. De stappen in het protocol zijn alle ontworpen om die effecten te minimaliseren en het verkrijgen van betrouwbare en herhaalbare meting van bloed microcirculatie.
Er wordt op gewezen dat elke stap in het protocol is essentieel voor een nauwkeurige meting van bloed microcirculatie, de techniek geïntroduceerd was ontdekt volgende sequentiële testen van alle mogelijk opties en combinaties beschikbaar met inbegrip van: tijd constante, zoominstelling, belichtingstijd, tarief, winst en flux palet van de afbeelding weer te geven. De resultaten werden geanalyseerd en herhaald met gebruikmaking van live video display en off line analyse te vinden van de optimale imaging setup. Dit is essentieel omdat het beeld processing software maakt gebruik van het feit dat hoge perfusie snelle variatie in laser spikkel patroon produceert, en dientengevolge een laag contrast gebied van welomschreven spikkel wordt geproduceerd in het videobeeld. Perfusie afbeelding wordt dan gemaakt in een gekleurde kaart van microcirculatory perfusie.
Experimentele gebied en deelname voorbereiding blijkt te zijn essentieel, en dit kan worden gecontroleerd door het vermijden van werk in de buurt van bronnen van daglicht (venster) of sterke bronnen van kunstlicht, omdat dit met de moorFLPI in de buurt van infra-rood laserbron interfereren kunnen. Het protocol ook van Madrid introduceerde een AOP zoals het was erkend dat het milieu trillingen en verkeer van deelnemer beiden genereren signalen die niet te onderscheiden van de bloedstroom zijn. Het AOP bleek te zijn een eenvoudige, maar effectieve keuze, het aanbieden van een dunne maar ondoorzichtig, licht en toegankelijke optie, die had een microscopisch ruwe oppervlakte om te voorkomen dat belangrijke spiegelende reflectie. Voorbereidend onderzoek door Omarjee et al. 11 wijst op een mogelijke beperking waarmee Leukotape creëert een reflectie signaal amplitude verschillen van die van de huid en verschilt aanzienlijk tussen onderwerpen; echter Mahe et al. 1 vond geen drastische verschil tussen deelnemers. Hoewel Leukotape toegankelijker is dan andere op, dubbelgelaagde Zelfklevende patches maat, kan de nauwkeurigheid van vergelijking (1) meting worden verbeterd met behulp van een alternatieve AOP.
De afdeling off line analyse gewezen op het belang van de maten van ROIs, en hun locatie binnen het gebied van belang. In eerste instantie, werd een grotere ROI 1, ongeveer 8 cm2, berecht die de ROI-2 bedekt. Deze methodiek werd al snel VN-betrouwbaar als gevolg van artefact beweging wat resulteert in het verplaatsen van de ROI 2 en de live experiment moest worden gestopt om opnieuw centreren de ROI-2. Een andere korte komst vond dat als gevolg van ROI 1 bedekken de AOP, de gemiddelde flux niet langer de beplante AOP op een rekening, als er niet langer een terugverstrooide signaal was. Dit betekende een groot deel van bloed microcirculatie was wordt over het hoofd gezien en daarom resulterende flux gegevens waren niet correct. Daarom biedt een methodologie in welke twee ROIs van 2 cm,2, met een AOP van 8 cm2 en geen interactie tussen ROI 1 en 2 van de ROI (maar onderhouden binnen 2-4 cm van elkaar), een betrouwbare en herhaalbare analysetechniek voor het meten van bloed microcirculatie.
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
De auteurs hebben geen bevestigingen.
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 |
References
- 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).
