JoVE Logo
Authors
Contact Us

Sign In

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

In This Article

  • Summary
  • Abstract
  • Introduction
  • Protocol
  • النتائج
  • Discussion
  • Disclosures
  • Acknowledgements
  • Materials
  • References
  • Reprints and Permissions

Summary

Microcirculatory imaging (MI) is used to monitor peripheral perfusion in critically ill or preterm neonates. This manuscript and video demonstrates the optimal approach for obtaining high-quality images.

Abstract

Microcirculatory imaging (MI) is a relatively new research tool mainly used in the intensive care setting. MI provides a clear view of the smallest capillaries, arterioles and venules. The magnifying effect visualizes the flow pattern of erythrocytes through these vessels.

It's non-invasive character makes it suitable to apply in (preterm) neonates, even in cardiorespiratory unstable patients. In adults and children, MI is mainly performed sublingually, but this is not possible in preterm infants as these cannot cooperate and the size of the probe is problematic. In preterm infants, MI is therefore performed transcutaneously. Their thin skin makes it possible to obtain high quality images of peripheral microcirculation.

In this manuscript we will demonstrate the method of transcutaneous MI in preterm infants. We will focus on the different techniques and provide tips to optimize image quality. The highlights of software settings, safety and offline analysis are also addressed.

Introduction

Hemodynamic diagnostics in critically ill preterm neonates has always been difficult. Most diagnostic tools used in adults cannot be applied in these tiny preterm infants; and then there is a problem of the sensitivity of the outcome parameters. But most of all, these infants are so vulnerable, that the risks of diagnostic procedures do not outweigh the benefits. As a result, in the field of neonatology, hemodynamics has been neglected and therefore there is a lack of knowledge on this topic.

An interesting option for handling these problems might be visualizing the microcirculation. The introduction of handheld microscopes in the late 1990s made it possible to visualize the microcirculation in a non-invasive manner. Three generations of devices have been introduced: Orthogonal Polarization Spectral (OPS) imaging1, Sidestream Dark Field (SDF) imaging2, and Incident Dark Field (IDF) imaging3. They all use more or less the same technique in which green light with a specific wavelength (548nm) stroboscopic illuminates the microcirculation. The green light is absorbed by oxy- and deoxyhemoglobin and mostly reflected by the surrounding tissue. This property of green light therefore creates visible contrast. The reflected light passes a magnification lens and is projected on a camera sensor. Hereby it is possible to visualize the flowing red blood cells at a depth of approximately one millimeter of mucosal tissue or directly at solid organs.

Over the past 15 years, the microcirculation has been mainly studied in adults, especially in patients with septic shock4-6. These observational studies found that persistent microcirculatory alterations were associated with organ failure and mortality. This observation cannot be extrapolated directly to (preterm) infants however, as in the adults the microcirculation was measured sublingually. High quality images of the sublingual microcirculation cannot be obtained in preterm infants because they are unable to cooperate. In term infants the buccal microcirculation has been the area of interest7. Fortunately, in preterm infants the thin skin allows transcutaneous microcirculatory imaging. This approach has been applied in neonatal studies focusing on blood transfusion8, therapeutic hypothermia9 and hypotension10.

In this manuscript we present our protocol for transcutaneous microcirculatory imaging using Incident Dark Field imaging in preterm neonates. We will focus on different strategies to acquire the highest quality images. Technical details and differences between the SDF and IDF devices can be found elsewhere11.

Protocol

هذا البروتوكول يتبع المبادئ التوجيهية للجنة أخلاقيات البحوث البشرية المحلية.

1. إعداد

  1. جدولة قياس الأوعية الدقيقة بحيث لا تتزامن مع إجراءات أخرى مثل أخذ عينات الدم. في حديثي الولادة المصطلح الأفضل تنفيذ ذلك بعد الرضاعة. هذا يمنع التحريض وسيخفف من القياس.
  2. ضمان ممرضة أو أحد الوالدين يحضر لدعم ومواساة الوليد أثناء الفحص، وذلك باستخدام مبادئ الوليد الفردي العناية التنموي وبرنامج تقييم 12.
    ملاحظة: على الرغم من القياسات يمكن أن يقوم بها شخص واحد، فمن المستحسن جدا أن يكون لديك شخص ثان مساعدة. احد يحمل الكاميرا وتركز على حديثي الولادة في حين أن البعض يعمل الكمبيوتر والبرمجيات. في تجربتنا، فإن هذه النتائج في صور ذات جودة أعلى وأقصر مدة الإجراء.
  3. إذا كانت الحالة السريرية للتصاريح الوليد، ضعالوليد في موقف ضعيف. تصوير الأوعية الدقيقة لا يمكن أن يؤديها في موقف المعرضة، ولكن هذا يتطلب المزيد من المهارة والصبر.
  4. تأكد من أن درجة حرارة الجسم للخديج تقع ضمن النطاق المناسب (36،5-37،5 درجة مئوية).

2. إجراء

  1. تثبيت الجهاز على طول الحاضنة. تأكد من الحاضنة هي في ذروة الصحيح.
  2. وضع الغطاء القابل للتصرف على الكاميرا.
  3. تطبيق هلام أو النفط أو المياه المالحة على غيض من التحقيق. هذا سيساعد على تنعيم الاتصال بين التحقيق والجلد.
  4. ضع الكاميرا على الجانب بطني إنسي الرضع العضد. لمنع التركيز المصنوعات اليدوية، تأكد من أن التحقيق هو عمودي على الجلد. وهذا قد يتطلب اعادة تموضع الذراع الرضع.
    ملاحظة: الجانب بطني إنسي من الجزء العلوي من الذراع هو الموقع الأساسي لقياس دوران الأوعية الدقيقة الجلدي. هذا الموقع لديه شعر الوبري قليلا، وبالتالي فهو أقل عرضة للالتحف. يتم التوصل الأكثر بسهولةإذا تم وضع المريض في موقف ضعيف.
  5. للحد من الطول الكلي الداخلي، كسب الوقت من خلال إيجاد عمق الأمثل للتركيز (الشكل 3)، في حين البحث في الموقع مع أقل عدد من القطع الأثرية.
    ملاحظة: عمق التركيز يعتمد بالدرجة الأولى على العمر بعد الولادة بدلا من عمر الحمل. متوسط ​​عمق التركيز في الأسبوع الأول من الحياة هو 0-80 ميكرون. الآخرة، بسبب نضج الجلد، وعمق التركيز يزيد بسرعة مع متوسط ​​قيم 80-200 ميكرون بين 1-4 أسابيع من العمر بعد الولادة (الشكل 2). في حديثي الولادة المدى لدت متوسط ​​عمق التركيز 80-160 ميكرون عند الولادة.
  6. استقرار التحقيق لتجنب القطع الأثرية الحركة. للقيام بذلك، ضع الكوع على النافذة الحاضنة والرسغ بجانب الوليد. بدلا من ذلك، ضع التحقيق جنبا إلى جنب مع الوليد على وسادة.
  7. تجنب القطع الأثرية الضغط عن طريق السماح للكاميرا لا تملك إلا أدنى تماس مع الجلد. يمكن القطع الأثرية الضغط سيكون صecognized أثناء التقاط الصور إذا كان هناك تدفق ذهابا وإيابا في السفن أو في حالة السفن الكبيرة هي غير perfused بينما هناك تدفق جيد في الأوعية الصغيرة. أيضا إذا كان نمط تدفق غير متطابقة في جميع أنحاء الشاشة بأكملها، حذار من القطع الأثرية الضغط.
  8. تسجيل الفيديو لمدة لا تقل عن 5 ثانية.
  9. بعد القبض على النجاح، تحريك الكاميرا إلى مكان آخر على الجزء العلوي من الذراع.
    ملاحظة: من المستحسن لالتقاط في مجموع 5-10 أشرطة الفيديو في 3-5 مواقع مختلفة، كما هي متعارف بعض القطع الأثرية فقط في تحليل غير متصل، وهو ما يعني أن الفيديو في المسألة ليست صالحة للاستعمال لتحليلها.
  10. إزالة بلطف جل والنفط أو المياه المالحة من الجلد مع الشاش صغير.

3. تحليل غير متصل

  1. اقتصاص الفيديو إذا كان هناك حركة كبيرة أن يعوق تحليل. انتقل إلى القسم "أدوات" واستخدم زر 'محرر'. حدد الإطار الزمني مؤهلة للحصول على تحليل وانقر على 'المحاصيل فيديو' بutton. ملاحظة: الفيديو مقبولة إذا الحركة داخل ½ لعرض حقل 13.
  2. حدد الفيديو اقتصاص والاستقرار فيه. انتقل إلى القسم "أدوات" واستخدم زر "تحليل". انقر على زر 'استقرار'.
    ملاحظة: يجب أن يستقر جميع الأفلام قبل أن تتمكن من إجراء تحليل التلقائي.
  3. حدد الفيديو استقرت. انتقل إلى القسم "تحليل" وانقر على 'كشف' زر. تأكد من أبرز الخيارات "الشعرية" و "سفن".
  4. بعد الكشف عن (الشكل 4)، انقر فوق الزر "دو باكر '' CNA" أو للحصول على تقرير الأوعية الدقيقة الكامل. ويشمل هذا التقرير المعلمات الأكثر استخداما نتائج مثل مجموع كثافة الأوعية الدموية (TVD)، كثافة السفينة perfused (PVD) ونسبة السفن perfused (PPV).
    ملاحظة: كبديل، وأشرطة الفيديو يمكن تصديرها حاليا ليتم تحليلها يدويا. هذا الخيار يمكن العثور عليها في قسم 'أدوات'. SElect خيار "تصدير"، ثم انقر على زر "AVA التصدير.

النتائج

أرقام 1 و 2 عرض ممثل الصور الثابتة عالية الجودة الفيديو MI. هذه الأمثلة تبين الفرق في سماكة الجلد في نفس الرضع بين يوم 1 (الشكل 1)، ويوم 28 (الشكل 2) من العمر بعد الولادة. في يوم 1، هناك إضاءة ساطعة، والتركيز الكافي على السفن الصغي...

Discussion

في هذه المخطوطة وصفنا وإظهار النهج لتصوير الأوعية الدقيقة عبر الجلد عند الخدج. وتصور هذه الطريقة تساعد الباحثين على التغلب على اثنين من أكبر التحديات في مجال البحوث: استنساخ والوقت والعمل الطبيعة المكثفة لتعلم تقنيات جديدة. يمكن هذه التقنية توفر معلومات مفيدة من دو?...

Disclosures

الكتاب ليس لديهم ما يكشف.

Acknowledgements

We thank J. Hagoort for reading and correcting the manuscript.

Materials

NameCompanyCatalog NumberComments
CytocamBraediushttp://www.braedius.com/magnoliaPublic/braedius/products.htmlOther well known handheld microscopes to visualize the microcirculation are MicroScan (Microvision Medical) using SDF technique or the CytoScan (CytoMetrics) using OPS technique
Disposable Lens CoverGlycocheckhttp://www.glycocheck.com/lenscovers.php
CCToolsBraediushttp://www.braedius.com/magnoliaPublic/braedius/products.htmlAnother well known offline analysis programme is AVA (Microvision medical). 

References

  1. Groner, W., et al. Orthogonal polarization spectral imaging: a new method for study of the microcirculation. Nat Med. 5 (10), 1209-1212 (1999).
  2. Goedhart, P. T., Khalilzada, M., Bezemer, R., Merza, J., Ince, C. Sidestream Dark Field (SDF) imaging: a novel stroboscopic LED ring-based imaging modality for clinical assessment of the microcirculation. Opt Express. 15 (23), 15101-15114 (2007).
  3. Sherman, H., Klausner, S., Cook, W. A. Incident dark-field illumination: a new method for microcirculatory study. Angiology. 22 (5), 295-303 (1971).
  4. Trzeciak, S., et al. Early microcirculatory perfusion derangements in patients with severe sepsis and septic shock: relationship to hemodynamics, oxygen transport, and survival. Ann Emerg Med. 49 (1), 88-98 (2007).
  5. Sakr, Y., Dubois, M. J., De Backer, D., Creteur, J., Vincent, J. L. Persistent microcirculatory alterations are associated with organ failure and death in patients with septic shock. Crit Care Med. 32 (9), 1825-1831 (2004).
  6. De Backer, D., et al. Microcirculatory alterations in patients with severe sepsis: impact of time of assessment and relationship with outcome. Crit Care Med. 41 (3), 791-799 (2013).
  7. Buijs, E. A., et al. Early microcirculatory impairment during therapeutic hypothermia is associated with poor outcome in post-cardiac arrest children: A prospective observational cohort study. Resuscitation. , (2013).
  8. Genzel-Boroviczeny, O., Christ, F., Glas, V. Blood transfusion increases functional capillary density in the skin of anemic preterm infants. Pediatr Res. 56 (5), 751-755 (2004).
  9. Ergenekon, E., et al. Peripheral microcirculation is affected during therapeutic hypothermia in newborns. Arch Dis Child Fetal Neonatal Ed. 98 (2), F155-F157 (2013).
  10. Schwepcke, A., Weber, F. D., Mormanova, Z., Cepissak, B., Genzel-Boroviczeny, O. Microcirculatory mechanisms in postnatal hypotension affecting premature infants. Pediatr Res. , (2013).
  11. van Elteren, H. A., Ince, C., Tibboel, D., Reiss, I. K., de Jonge, R. C. Cutaneous microcirculation in preterm neonates: comparison between sidestream dark field (SDF) and incident dark field (IDF) imaging. J Clin Monit Comput. , (2015).
  12. Als, H., et al. Individualized Behavioral and Environmental Care for the Very-Low-Birth-Weight Preterm Infant at High-Risk for Bronchopulmonary Dysplasia - Neonatal Intensive-Care Unit and Developmental Outcome. Pediatrics. 78 (6), 1123-1132 (1986).
  13. Massey, M. J., et al. The microcirculation image quality score: development and preliminary evaluation of a proposed approach to grading quality of image acquisition for bedside videomicroscopy. J Crit Care. 28 (6), 913-917 (2013).
  14. Weidlich, K., et al. Changes in microcirculation as early markers for infection in preterm infants--an observational prospective study. Pediatr Res. 66 (4), 461-465 (2009).
  15. De Backer, D., et al. How to evaluate the microcirculation: report of a round table conference. Crit Care. 11 (5), R101 (2007).
  16. Sallisalmi, M., Oksala, N., Pettila, V., Tenhunen, J. Evaluation of sublingual microcirculatory blood flow in the critically ill. Acta Anaesthesiol Scand. 56 (3), 298-306 (2012).
  17. van den Berg, V. J., et al. Reproducibility of microvascular vessel density analysis in Sidestream dark-field-derived images of healthy term newborns. Microcirculation. 22 (1), 37-43 (2015).

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Explore More Articles

106

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Contact Us

Recommend to library

JoVE NEWSLETTERS

Research

Education

Authors

Librarians

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved