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摘要

本研究介绍了一种利用激光散斑对比成像技术测量人体口腔黏膜微循环的方法。临床上介绍了前庭成形术联合异源性胶原蛋白移植后创面愈合的监测。

摘要

激光散斑对比成像 (lsci) 是测量大面积浅表血液灌注的一种新方法。由于它是非侵入性的, 避免了与测量区域的直接接触, 因此适合监测人类患者伤口愈合过程中的血液流动变化。前庭成形术是对口腔前庭的牙周手术, 目的是恢复前庭深度, 同时扩大角化牙龈。在这种特殊的临床病例中, 在第一上上前磨牙上增加了分裂厚度皮瓣, 并将异原胶原蛋白基质适应了由此产生的受体床。采用 lsci 对移植物及周围黏膜的再血管和新生血管进行了一年的监测。提出了一种正确调整口腔黏膜微循环测量的方案, 突出了困难和可能的故障。

临床案例研究表明, 按照适当的协议, lsci 是一种合适和可靠的方法, 用于跟踪人口腔黏膜愈合伤口的微循环, 并提供了有关移植整合的有用信息。

引言

在临床情况下监测人类牙龈微循环的长期变化是口腔和牙周手术的热门话题。然而, 可靠的灌注评估可能是困难的。只有少数方法不能侵入性地测量人类黏膜血液循环的变化。其中两个采用了激光束1,2,3,4, 但方式不同。激光多普勒流量测量 (ldf) 利用激光束5,6 中的多普勒频移, 而激光散斑对比成像 (lsci) 方法则依靠背散射激光的散斑模式来测量红血速度单元格7。

ldf 仅在单点测量, 传感器位置的可重复标准化是一项理想而又困难的任务。另一个问题是 ldf 的探头直径较小 (1 毫米2)。手术前在预定的时间点测量过于具体, 可能对术后循环变化视而不见, 而水肿、组织切除、组织运动或植入移植导致受影响患者术后几何形状发生重大变化软组织。ldf 的测量距离小于1毫米, 禁止在组织体积变化的情况下使用带有预定孔的牙夹板。lsci 不需要任何特殊的本地化工具, 可以测量几个厘米2的区域。因此, 伤口愈合可以在整个手术部位进行。此外, lsci 还可以在彩色编码的图像中以一秒的速度显示血液灌注, 分辨率高达20μm。

本文介绍的 lsci 器件主要用于动物研究应用, 需要在小测量区域实现高分辨率。然而, 由于人口腔黏膜的结构和组织学因区域 (附着牙龈、边缘牙龈、前庭黏膜) 而异质性 8.因此, 与通常用于人体测试的正常分辨率 lsci 相比, 高分辨率 lsci 具有很大的优势。

lsci 仪器采用了一种隐形激光 (波长 785 nm)。光束被分流以照亮测量区域, 形成散斑图案。ccd 摄像机对照明区域中的散斑图案进行成像。该系统中使用的 ccd 摄像机的有 1386 x 1034 像素的有源成像区域, 其分辨率在20–60μm/pms 之间, 具体取决于测量区域的大小和软件的设置 (低、中、高)。如果图像大小减小, 它可以以每秒16帧的速度拍摄图像, 甚至可以拍摄高达每秒100帧的图像。血液灌注是由内置软件计算的。它分析散斑图案的变化, 并量化对比度。生成的通量经过彩色编码, 可生成灌注图像。根据我们之前的结果, lsci 评估牙龈的血液灌注具有良好的重复性和重现性9。这意味着, 它是一个可靠的工具, 监测口腔黏膜微循环的变化, 不仅在短期实验中, 而且在长期研究, 以跟踪疾病进展或伤口愈合10。

本文通过临床病例报告, 证明 lsci 的高空间分辨率使其能够揭示异源性胶原蛋白移植的新生血管模式。此外, 该案例表明, lsci 由于其可靠性高, 可以敏感地检测到个体的变化。这一点很重要, 因为在牙周手术的临床试验中, 由于局部解剖的显著变化和不同的系统背景, 很难规范手术干预。

研究方案

所报告的方法被用于一项临床试验, 该试验得到了健康登记和培训中心匈牙利委员会的道德批准 (批准号: 034c/2013)。

1. lsci 设置

  1. 打开计算机和任何外围设备。
  2. 打开要与后面板上的开关一起使用的 lsci 仪器。
  3. 让仪器预热至少5分钟。当后面板上的两个 led 都停止闪烁时, 仪器就可以进行测量了。
  4. 通过双击桌面上的软件图标或通过 "开始" 菜单启动软件。
  5. 等待, 直到后面板上的黄色和绿色 led 停止闪烁, 这表明激光是温暖的, 初始化已完成。
    注意: 启动系统时, 偶尔会提示您执行系统的验证过程。

2. 系统验证

  1. 使用提供的校准框。从校准盒中取下盖子并摇一摇, 以避免胶体悬浮液中的沉淀。
  2. 将盖子关闭 30秒, 以避免气泡。
  3. 将盖子放回校准盒上。
  4. 点击"高级"验证码验证仪器。
  5. 选择常规验证下一个, 下一个
  6. 将头部旋转90°, 使用集成的磁铁拧紧校准盒, 然后单击 "下一步"。
  7. 在文本框中输入室温, 选择°c, 然后单击 "开始"。
  8. 向导在完成验证过程时等待。
  9. 成功的验证过程后, 单击"完成"关闭向导。

3. 参与者准备

  1. 确保在温控室 (26°c) 进行测量。
  2. 将患者放在牙科椅上的舒适仰角位置, 并将真空枕头放在头下 (图 1)。
  3. 在进行任何测量之前, 让患者保持15分钟不受干扰。

4. 微循环图像测量

  1. 在 "工具"菜单中, 选择并单击 "项目编辑器"。将打开一个新窗口, 在其中可以保存常用的设置。
  2. 在 "项目" 框中, 单击 "新建" 以创建新项目。输入 "vestibulum", 然后单击 "确定"。
  3. 在 "网站" 框中, 单击 "新建" 以创建新网站。输入 "牙 14", 然后单击 "确定"。
  4. 在"牙齿 14" 面板的内容下, 添加 "10 厘米" 作为工作距离所需的距离, 并在测量框中输入3厘米的宽度和2厘米的高度。
  5. 将点密度分辨率设置为正常, 将帧速率设置为16像图, 然后从 "持续时间" 下拉菜单中选择"时间", 将录制持续时间设置为0:30。
  6. 选择 "没有平均的记录", 并将彩色照片捕获率设置为秒。
  7. 然后单击 "应用" 和 "确定" 以保存项目参数。
  8. 在 "文件"菜单中, 选择并单击 "新建录制"。将打开一个新的图像窗口, 并显示 "设置" 面板。
  9. 在"录制设置"下, 为项目选择 "vestibulum", 为4.9 选择 "齿 14"。网站。
  10. 打开"主题" 下拉菜单, 单击 "选择主题" 对话框中的 "新建", 然后输入 "患者" 的名称。
  11. 单击 "确定", 然后在 " rec 名称"字段中输入录制的名称: 例如, 第1天 (操作后经过的天数) 和 "操作员" 字段中的操作员名称。
  12. 在开始微循环图像测量之前, 测量患者的血压和脉搏。
  13. 从真空枕头中疏散空气, 将患者的头部固定在适合被调查区域的位置。
  14. 让病人张开嘴。
  15. 用两个牙科镜轻轻收回嘴唇 (图 1)。
  16. 调整仪器的头部平行于牙龈的测量区域。内置可见 (650 nm) 指示器激光器便于成像仪相对于患者口腔的定位。
  17. 通过移动仪器相对于组织, 将工作距离调整到10厘米。该距离由 lsci 设备连续测量, 并由软件显示为图像设置下的工作距离测量值。
  18. 指示主体在测量期间保持静止。
  19. 点击"录制" 按钮开始录制。图像窗口的颜色现在更改为红色, 表示录制正在进行中。"设置" 面板将替换为 "录制" 面板。录制在30秒后自动停止。录制完成后, 图像窗口的颜色将更改为蓝色, "录制" 面板将替换为 "审阅" 面板。
  20. 取下牙镜, 让病人闭上嘴吞咽。
  21. 按下 "恢复录制" 按钮, 切换回实时图像。
  22. 重复从4.14 到4.14 的步骤两次。
  23. 关闭该文件。数据将自动保存。
  24. lsci 测量后测量血压和脉搏。

5. 离线分析

  1. 使用内置软件分析 lsci 图像。转到 "图像" 或 "拆分" 视图 (图 2)。
  2. 定义感兴趣的区域 (roi)。注意: roi 内像素的灌注值是平均值, 并定义为 roi 的血流值, 用称为激光散斑灌注单元 (lspu) 的任意值表示。
  3. 在右侧的 roi 工具选项板中选择所需的 roi 形状。
  4. 在 roi 工具选项板中选择 "应用"选项, 该选项将 roi 操作应用于录制的所有图像。
  5. 通过单击并按住强度图像中的鼠标按钮, 将 roi 拖动到所需的大小, 并释放鼠标按钮 (单击并双击自由格式的 roi) 来绘制 roi。根据需要调整 roi 的位置、调整大小或旋转投资回报率。
  6. 重复5.3 中的步骤。到5.5 倍的数量的 roi (图 3)。
  7. 定义感兴趣的时间段 (toi)。这样就可以在一定的时间内平均在 roi 中灌注 (图 2)。
  8. 转到 "图形" 或 "拆分" 视图。选择 "添加 toi 工具" 按钮。
  9. 单击并按住您希望 toi 开始的位置的图形, 并将光标拖动到所需的结束位置。然后松开鼠标按钮。
  10. 从平均值表中导出数据以进行进一步处理。
  11. 通过用于统计分析的合适软件构建血液流动曲线。

结果

前庭成形术是对口腔前庭的牙周手术, 旨在增加前庭深度, 角化牙龈区和软组织厚度, 以增强美观和功能。顶部重新定位的分裂厚度皮瓣结合胶原蛋白基质是一个常用的前庭成形术。异源性胶原蛋白基质是一种可行的替代自体牙龈移植, 增加角化牙龈11,12,13的量;然而, 没有关于移植物血运重建的方向及其?...

讨论

本研究的目的是介绍一种监测人类牙龈移植物新生血管的新技术。根据我们之前的结果, lsci 评估牙龈的血液灌注具有良好的重复性和重现性9, 当严格执行计划的协议的每一步作为一个关键的要求。lsci 被认为是一种半定量技术, 需要定期校准, 以确保准确性和稳定性。在验证过程中, 必须尽可能准确地测量室温, 因为验证算法使用此值来计算灌注。

lsci 方法对?...

披露声明

作者没有什么可透露的。

致谢

这项工作的部分工作是匈牙利科学研究基金在 grant编号 k12364 下提供的支助, 由匈牙利人的能力部、semmelweis 大学高等教育卓越方案、治疗研究单元和国家研究、发展和创新办公室 KFI_16-1-2017-0409。

材料

NameCompanyCatalog NumberComments
PeriCam PSI-HRPerimed AB, Stockholm, SwedenThe PeriCam PSI System is an imaging system based on LASCA technology (LAser Speckle Contrast Analysis). The system measures superficial blood perfusion over large areas at fast capture rates. This makes it ideal for investigations of both the spatial and temporal dynamics of microcirculation in almost any tissue.
PIMSoftPerimed AB, Stockholm, SwedenPIMSoft is a data acquisition and analysis software, intended for use together with the PeriCam PSI System and the PeriScan PIM 3 System, for measurement and imaging of superficial blood perfusion.
Geistlich MucograftGeistlich, SwitzerlandIt's a unique 3D collagne matrix designed specifically for soft tissue regeneration. It's indicated for the gain of keratinized tissue and recession coverage.
Omron M4Omron Healthcare Inc., Kyoto, JapanBlood pressure monitor, which gives accurate readings.
Nikon D5200Nikon Corportation, Tokyo, JapanTaking intra oral photos
MS ExcelMicrosoft Corporation, Redmond, Washington, USAThe software used for data management
IBM SPSS Statistics 25IBM Corp., Armonk, NY, USAThe software used for statistical analysis

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