Name: a novel approach to overcome movement artifact when using a laser speckle contrast imaging system for alternating speeds of blood microcirculation
Uploaded: 2017-08-30T15:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 20 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about A Novel Approach to Overcome Movement Artifact When Using a Laser Speckle Contrast Imaging System for Alternating Speeds of Blood Microcirculation at JoVE.com

Die Autoren haben keine Bestätigungen.

die Methode berichtet wurde in einer Studie, die von der Ethikkommission der Bournemouth Universität Forschung am 9. Februar 2016 (Referenz 10571) ethische Zulassung erhalten genutzt.
 1. LSCI einrichten <ol><li>MoorFLPI LSCI Rückwand mit seinen drei Buchsen (Netzteil, Universal Serial Bus (USB) und IEEE1394) "Connect" für das System funktioniert.</li>
	<li>Montieren Sie den Desktop unterstützen Arm mit den 4 Schrauben mit MoorFLPI LSCI auf den Kopf gestellt und an die Unterstützung bestückt</li>
	<li>Drehen Sie die Halterung nach unten Bildgebung bei befestigt. 
	Hinweis: Die LSCI hat drei Steuerelemente: (1) Zoom-Einsteller &#8211; mit der Imager, legen Sie in der Lage, weniger Vergrößerung kann bzw. maximalen und minimalen Einstellungen für kleine und größere Gesichtsfelder angepasst werden. Um die Reproduzierbarkeit zu gewährleisten, ist eine Indizierung Ring Label zur Verfügung gestellt; (2) Schwerpunkt Einsteller &#8211; Dies ist abhängig von der Messdistanz und muss angepasst werden, nachdem die Position des Bildes festgelegt wurde. Um die Reproduzierbarkeit zu gewährleisten, ist eine Indizierung Ring Label zur Verfügung gestellt; (3) ein Polarisator &#8211; ein lineare Polarisationsfilter ist verfügbar, specular Reflexion von exponierten Organe zu minimieren &#8211; die drehbare Halterung 360° gedreht werden kann.</li>
	<li>Installieren Sie die Software um die Kamera zu steuern. Die Software gliedert sich in zwei Module bieten eine Messung und Überprüfung Funktion.</li>
</ol> 2. Teilnehmer Vorbereitung <ol><li>stellen Sie sicher die Bewertung erfolgt in einem klimatisierten Raum (22 ± 1 ° C) und die Teilnehmer sitzen für 10 Minuten vor dem Test auf Raumtemperatur anzupassen.</li>
	<li>Vermeiden Sie eine starke Quelle von künstlichem Licht und das Sonnenlicht auf der Teilnehmer oder die LSCI wie Umgebungslicht beeinträchtigt die MoorFLPI in der Nähe von Infrarot-Laser-Quelle bei 785 nm. 
	Hinweis: Ein einfacher Test zu bestätigen, dass Umgebungslicht akzeptiert werden ist durch die bildgebenden Setup-Fenster öffnen und behindern die Laser. Wenn das Bild fast komplett schwarz ist, sind keine weiteren Schritte erforderlich; Wenn es noch zu viel Umgebungslicht Licht vorhanden immer, weitere Maßnahmen sind erforderlich.</li>
	<li>Gewährleisten, dass die Teilnehmer entspannt während der Beurteilung mit den Füßen flach auf dem Boden, wenn sitzen, und vermeiden Sie Gespräche.</li>
	<li>Platz 8 cm 2 Klebstoff deckend Patch (AOP) (z. B. Leukotape) auf die Hautfläche, die Durchblutung zu verschleiern. Dies geschieht, um den Nachteil der LSCI im Hinblick auf die hohe Empfindlichkeit gegenüber Artefakt Bewegung zu berücksichtigen und Signal Rückstreuung wird zur Messung des mikrozirkulatorischen Blutflusses verwendet werden.</li>
</ol> 3. Messung der Mikrozirkulation Bild <ol><li>Wählen Sie &#39; räumliche Verarbeitung &#39; für 25 Frames pro zweite Aufnahme bei 152 x 113 Pixel.</li>
	<li>Wählen Sie &#39; Live Bild Messung &#39; und passen Sie die Position der Imager 20 cm weg von der Teilnehmer, gefolgt von Anpassung, Zoom, Fokus und Polarisator für minimaler specular Reflexion. Das Bild erscheint recht &#39; flach &#39; und eintönig.</li>
	<li>Legen Sie eine Belichtungszeit von 20 ms für hohe Empfindlichkeit auf kleine Änderungen und low Flux.</li>
	<li>Verwenden eine Display-Rate von 25 Hz und eine Zeitkonstante von 0,3 s schnelle Blut fließen Änderungen berücksichtigen und optimalen Kontrast durch reduziert das Bildrauschen zu erreichen.</li>
	<li>Erstellen Sie zwei gleicher Größe (2 cm 2) Bereiche von Interesse (ROI), benannt ROI 1 und ROI-2. Richten Sie ROI 2, so ist es innerhalb der 8 cm 2 AOP. Achten, dass ROIs nicht vertauschen sind aber dennoch innerhalb von 2-4 cm zu reduzieren die Notwendigkeit für Nachzentrieren ROI 2 wird nicht mehr im Bereich AO ergibt sich eine mechanische Bewegung enger. 
	Hinweis: Blut-Durchfluss-Messung werden ungenauer in niedriger und hoher Intensität Bereichen, so ist es wichtig, eine optimale Gain-Einstellung zu haben. Der Gewinn liegt zwischen 0 - 200. Ein optimale Gain-Einstellung-Wert im Bereich von 70-80 erreicht ist.</li>
	<li>Perform Flux-Messungen im Vergleich zu einer Referenz-Baseline. Bei dieser Methode einführen &#39; den Rest &#39; Bühne als Referenz Grundlinie. Daher bekunden ein &#39; schnell &#39; und &#39; langsam &#39; Bühne Blutfluss als Prozentsatz ändern von einem Ausgangswert &#39; Rest &#39; Bühne.</li>
	<li>Blut-Durchfluss-Messung im video-Format aufzeichnen und speichern für offline-Analyse mit Hilfe eines Bild-Beitrag-Moduls.</li>
</ol> 4. Offline-Analyse Hinweis: die MoorFLPI Bild-Review-Software ermöglicht die Eröffnung eines Videos zu analysieren.
<ol><li>Berechnen der mittlere Fluss innerhalb ROIs nach einer Reihe von Aufnahmen der mittlere Blutfluss. ROI-1 ist die reale Messung der Hautdurchblutung und ROI-2 ist das rückgestreute Laser Speckle Haut Signal aus der AOP.</li>
	<li>Berechnung den mittleren Blutfluss durch Subtraktion ROI 2 von ROI 1 (Hautdurchblutung). 
	ROI 1 - ROI 2 = mittlere Blutfluss</li></ol>

<ol>
	<li>Mahe, G., Rousseau, P., Durand, S., Leftheriotis, G., Abraham, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Laser+speckle+contract+imaging+accurately+measures+blood+flow+over+moving+skin+surfaces.">Laser speckle contract imaging accurately measures blood flow over moving skin surfaces.</a> Microvas Res. 81 (2), 183-188 (2010).</li><li>Rousseau, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Increasing+the+&amp;#34;region+of+interest&amp;#34;+and+&amp;#34;time+of+interest&amp;#34;,+both+reduce+the+variability+of+blood+flow+measurements+using+laser+speckle+contrast+imaging.">Increasing the &amp;#34;region of interest&amp;#34; and &amp;#34;time of interest&amp;#34;, both reduce the variability of blood flow measurements using laser speckle contrast imaging.</a> Microvas Res. 82, 88-91 (2011).</li><li>Hecht, N., Woitzik, J., Dreier, J., Vajkoczy, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intraoperative+monitoring+of+cerebral+blood+flow+by+laser+speckle+contrast+analysis.">Intraoperative monitoring of cerebral blood flow by laser speckle contrast analysis.</a> Neurosurg Focus. 27 (4), 1-6 (2009).</li><li>Mahe, G., Durand, S., Humeau-Heurtier, A., Leftheriotis, G., Abrham, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impact+of+experimental+conditions+on+noncontact+laser+recordings+in+microvascular+studies.">Impact of experimental conditions on noncontact laser recordings in microvascular studies.</a> Microcirculation. 19 (8), 669-675 (2012).</li><li>Cheng, H., Duong, T. Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Simplified+laser-speckle-imaging+analysis+method+and+its+application+to+retinal+blood+flow+imaging.">Simplified laser-speckle-imaging analysis method and its application to retinal blood flow imaging.</a> Opt Lett. 32 (15), 2188-2190 (2007).</li><li>Doherty, J., McNamara, P., Clancy, N. T., Enfield, J. G., Leahy, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparison+of+instruments+for+investigation+of+microcirculatory+blood+flow+and+red+blood+cell+concentration.">Comparison of instruments for investigation of microcirculatory blood flow and red blood cell concentration.</a> J Biomed Opt. 14 (3), 034025 (2009).</li><li>Briers, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Laser+speckle+contrast+imaging+for+measuring+blood+flow.">Laser speckle contrast imaging for measuring blood flow.</a> Opt Appl. 37 (1), 139-152 (2007).</li><li>. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> moorFLPI User Manual. (8), (2012).</li><li>Mahe, G., Durand, S., Humeau-Heurtier, A., Abraham, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impact+of+Experimental+Conditions+on+Noncontact+Laser+Recordings+in+Microvascular+Studies.">Impact of Experimental Conditions on Noncontact Laser Recordings in Microvascular Studies.</a> Microcirculation. 19, 669-675 (2012).</li><li>Bahadori, S., Immins, T., Wainwright, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effect+of+calf+neuromuscular+electrical+stimulation+and+intermittent+pneumatic+compression+on+thigh+microcirculation.">The effect of calf neuromuscular electrical stimulation and intermittent pneumatic compression on thigh microcirculation.</a> Micro Res. 111, 37-41 (2017).</li><li>Omarjee, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optimisation+of+movement+detection+and+artifact+removal+during+laser+speckle+contrast+imaging.">Optimisation of movement detection and artifact removal during laser speckle contrast imaging.</a> Miscrovas Res. 97 (1), 75-80 (2015).</li></ol>

Die Autoren haben nichts preisgeben.

Das Ziel dieser Studie war es, eine neuartige Technik für die Messung und Analyse von wechselnden Geschwindigkeiten von Blut Mikrozirkulation in einem einzigen Experiment mit der LSCI einzuführen. Die Messungen können durch Umgebungslicht, Vibration und Teilnehmer einschließlich Atmung und zuckenden Bewegung beeinflusst werden. Die Schritte in das Protokoll wurden alle entworfen, diese Auswirkungen zu minimieren und zuverlässige und wiederholbare Messungen der Mikrozirkulation des Blutes zu erhalten.
Es wird darauf hingewiesen, dass jeder Schritt im Rahmen des Protokolls ist entscheidend für eine genaue Messung der Mikrozirkulation des Blutes, die Technik eingeführt war entdeckten folgende sequenzielle Prüfung aller möglichen Optionen und Kombinationen verfügbar, einschließlich: Zeit konstant, Zoom-Einstellung, Belichtungszeit, Preis, Gewinn und Flussmittel Bildpalette anzuzeigen. Ergebnisse wurden analysiert und wiederholt mit live-video-Anzeige und offline-Analyse, um das optimale Bildgebung Setup zu finden. Dies war notwendig, da die Bildverarbeitungs-Software die Tatsache nutzt, dass hohe Perfusion schnelle Variation in Laser-Speckle-Muster produziert, und infolgedessen ist ein geringer Kontrastbereich der klar definierten Speckle im Videobild. Perfusion Bild entsteht dann eine farbkodierte Karte der mikrozirkulatorischen Perfusion.
Experimentellen Bereich und Teilnahme Vorbereitung findet sich wesentlich, und dies kann durch die Vermeidung von Arbeit in der Nähe von Quellen von Tageslicht (Fenster) oder starke künstliche Lichtquellen, gesteuert werden, wie diese MoorFLPI in der Nähe von Infrarot-Laserquelle stören können. Das Protokoll führte auch ein AOP, wie es anerkannt wurde, dass die Umwelt Vibration und Bewegung des Teilnehmers beide Signale zu generieren, die von Blutfluss nisht zu unterscheidend sind. Das AOP erwies sich als eine einfache, aber effektive Wahl bietet eine dünne, aber deckende, leichte und zugänglich-Option, die hatte eine mikroskopisch raue Oberfläche zu erheblichen spiegelnden Reflexion zu vermeiden. Vorläufige Untersuchungen von Omarjee Et al. 11 weist auf eine mögliche Einschränkung mit der Leukotape schafft eine Reflexion Signalamplitude unterscheidet sich von der Haut und variiert erheblich zwischen Subjekten; aber Mahe Et Al. 1 keine drastischen Unterschied zwischen den Teilnehmern zu finden. Obwohl Leukotape leichter zugänglich ist als andere, Bilayer Kleber Flecken maßgeschneiderte, könnte die Richtigkeit der Gleichung (1) Messung verbessert werden, mithilfe eines alternativen AOP.
Die offline-Analyse Abschnitt hervorgehoben, die Bedeutung der Größen des ROIs und ihre Lage im Bereich von Interesse. Zunächst wurde eine größere ROI 1, ca. 8 cm2, versucht die ROI-2 überlagert. Diese Methodik wurde bald UN zuverlässig durch Artefakt Bewegung im ROI 2 bewegten und die live-Experiment musste unterbrochen werden, um den ROI-2 neu zu zentrieren. Eine weitere kurze kommen war, dass durch ROI 1 überlagern die AOP, der mittlere Fluss nicht mehr Bereich unter AOP auf ein Konto gab es nicht mehr ein rückgestreute Signal. Dies bedeutete ein großer Teil der Mikrozirkulation des Blutes wurde übersehen und daher resultierenden Flussmittel Daten waren nicht korrekt. Daher bietet eine Methodik in welche zwei ROIs von 2 cm2, mit einem AOP 8 cm2 und keine Interaktion zwischen ROI 1 und ROI-2 (aber innerhalb von 2-4 cm voneinander entfernt gehalten), eine zuverlässige und wiederholbare Analyse-Technik für die Messung des Blutes Mikrozirkulation.

Laser Speckle Kontrast Imaging (LSCI) ist eine bewährte berührungslos, Echtzeit-Überwachung Methode zur analyse von Blut fließen Mikrozirkulation1,2,3,4,5,6 , 7. the LSCI verwendet in diesem Papier ist MoorFLPI Feld. Die Messung der Durchblutung Strömung in großen Bereichen mit hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung über ein Phänomen namens "Laser Speckle" ist einer der Hauptvorteile dieses Gerät6. Die Echtzeit-Beurteilung der Mikrozirkulation erfolgt über aufgenommene Muster über eine Kamera mit verstreuten Speckle-Muster. Angesichts der Tatsache, dass die MoorFLPI LSCI für klinische und physiologische Forschung gedacht ist, funktioniert die Bildverarbeitungs-Software auf die Tatsache, dass hohe Perfusion schnelle Variation in der Laser-Speckle-Muster erzeugt, die dann von der Rechnung verbunden Gerät (CCD) integriert ist um eine Fläche von kontrastarmen8zu produzieren. Der Kontrast wird quantifiziert und der daraus resultierenden Flux ist farblich markiert, um eine Perfusion Bild8zu produzieren.
Leider ist der LSCI sehr empfindlich auf ökologische Vibrationen, Artefakt und Bewegung das Thema Bereich9. Dies bisher lieferte herausfordernd, wenn wechselnde Strömung Staaten untersucht worden sind. Dieses Dokument erklärt Details der expliziten Technik beschrieben in einer jüngsten Studie10 wo eine neuromuskuläre elektrische Stimulation Gerät verwendet wurde, um die Mikrozirkulation des Blutes zu messen, wenn gab es Bewegung der Extremität geprüft wird.

<table><tbody><tr><td>moorFLPI LSCI</td><td>Moor Instruments</td><td>Not Available - Online Link Provided in descreption</td><td>moorFLPI is an instrument designed for the measurment of blood flow within microvasculature by using infra red laser speckle contrast analysis.&amp;nbsp; https://gb.moor.co.uk/</td></tr><tr><td>moorFLPI Image Review Module</td><td>Moor Instruments</td><td>No Available - Online Link Provided</td><td>Used with moorFLPI, user can record and measure changes in blood flow by changerating a colour coded map of tissue perfusion.&amp;nbsp; https://gb.moor.co.uk/</td></tr><tr><td>Leukotape</td><td>BSN Medical</td><td>72978-10</td><td>Medical tape with microporous surface. http://www.bsnmedical.co.uk/fileadmin/z-countries/United_Kingdom/PDF/L/Leukotape_K_A46PP_low_res_11112013.pdf</td></tr></tbody></table>

a novel approach to overcome movement artifact when using a laser speckle contrast imaging system for alternating speeds of blood microcirculation

Der Laser Speckle Kontrast Imager (LSCI) bietet eine leistungsstarke und dennoch einfache Technik zur Messung der mikrozirkulatorischen Blutfluss. Ideal für Blut dynamische Antworten, wird der LSCI auf die gleiche Weise wie eine herkömmliche Laser Doppler Imager (LDI) verwendet. Jedoch mit einer maximalen Hauttiefe von ca. 1 mm, der LSCI soll vor allem oberflächliche Durchblutung konzentrieren. Es wird verwendet, um Haut Flächen der Messen bis zu 15 cm x 20 cm. Die neue Technik, die in diesem Papier Konten bei wechselnden Geschwindigkeiten von Microcirculations eingeführt; d.h. sowohl langsame als auch schnelle Strömung Flussmessung mit der LSCI. Die neuartige Technik überwindet auch LSCIs größte Manko, die hohe Empfindlichkeit gegenüber Artefakt Bewegung ist. Eine undurchsichtige Pflaster (AOP) wird für die zufriedenstellende Aufnahme des mikrozirkulatorischen Blutflusses durch Subtraktion der LSCI-Signal von der AOP aus dem Laser-Speckle-Haut-Signal eingeführt. Die optimale Einstellung ist auch definiert, da die LSCI mächtigsten als Flussmittel Änderungen im Vergleich zu einer Referenz-Baseline gemessen werden, mit Blut mikrozirkulatorischen Flux, ausgedrückt als Prozentsatz von der Grundlinie zu ändern. Diese Änderungen können zur Analyse des Status der Blut-Flow-System verwendet werden.

Die LSCI experimentelle einrichten ist in Abbildung 1 mit funktionale Tools identifiziert skizziert. Eine typische Teilnehmer Vorbereitung für eine Messung des Blutflusses auf einen Bereich des vorderen Oberschenkels wird dargestellt. Verstellbare Halterung ermöglicht die Drehung des LSCI für die Messung des Blutflusses in Microvasculature bestimmten Hautbereich. Abbildung 2 zeigt ein Beispiel für eine typische roh Speckle Bild und konvertierte Speckle Bild mit individuellen Einstellungen des Protokolls für die Messung der Mikrozirkulation des Blutes.
Abbildung 3 zeigt ein Beispiel der Hautbereich und Platzierung von AOP (Schritt 3.1), LSCI raw imaging Setup (Schritt 3.2), ein live-Bild für langsamen Blutfluss (Schritt 3.3) und eine live-image für eine schnelle Durchblutung (Schritt 3.4) in eine kontinuierliche Datenaufzeichnung eine alternierende Bewegung erreicht uns Ing MoorFLPI LSCI. Palette, die Farbcodierung Einstellung ermöglicht eine Differenzierung zwischen Flussmittel. Mit der standard-Palette von 16 Farben niedrigen Fluss gilt als blau, mittlere Flussmittel Werte gelten als grün und Hochfluss Werte gelten als Orange und rot.
Hautdurchblutung drückt sich in Laser Speckle Perfusion Einheiten (LSPU). Abbildung 4 zeigt die grafische Darstellung von ROI 1, ROI 2 und AOP auf einer Fläche von Haut. Der mittlere Blutfluss errechnet sich in offline-Analyse anhand von Daten aus Gleichung (1), ROI 1 und ROI-2.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56415/56415fig1.jpg"> 
Abbildung 1: MoorFLPI LSCI experimentellen Set up Desktop-Tragarm, Kabel Ausgänge, Position Steuerungen (zoom-Einsteller, Schwerpunkt Einsteller und Polarisator), AOP und Laptop für die Konfiguration der Bildeinstellung. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56415/56415fig1large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56415/56415fig2.jpg"> 
Abbildung 2: Raw Speckle Bild vor Datenaufzeichnung. 2.1 - 2.2) Flux und rohen Speckle Bilder einer schlecht konfigurierte Einstellung, wodurch eine hohe Verstärkung bei schlechter Sicht ein ungenauer Messung von Blut führt. 2.3 - 2.4) Konfiguriertes System gemäß Protokoll, was zu einer richtigen Gewinn mit maximale Sichtbarkeit für ein zuverlässiges Ergebnis. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56415/56415fig2large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56415/56415fig3.jpg"> 
Abbildung 3: Überblick über Aufbau und Datensatz Messung mit MoorFLPI LSCI. 3.1. eine Fläche von Haut (Oberschenkel) mit einer 2 cm2 AOP Artefakt Bewegung berücksichtigen. 3.2) ein rohes Speckle "flach und nichtssagend" Bild zeigt gute Backscatter Lichtintensität mit der optimalen Einstellung. 3.3) eine Livebild-Aufnahme von einem langsamen Blutfluss. 3.4) eine live-Bild-Aufnahme eine schnelle Durchblutung. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56415/56415fig3large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56415/56415fig4.jpg"> 
Abbildung 4: grafische Darstellung des ROI 1, ROI 2 und AOP Layouts auf einer Fläche von der Haut. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56415/56415fig4large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.</a>
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td colspan="3">Rest (Referenzbasis) (LSPU)</td>
			<td colspan="4">Langsamen Blutfluss (LSPU)</td>
			<td colspan="4">Mäßige Durchblutung (LSPU)</td>
			<td colspan="4">Schnelle Durchblutung (LSPU)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Meine Flux - ROI 1</td>
			<td>Meine Flux - ROI 2</td>
			<td>Meine Durchblutung</td>
			<td>Meine Flux - ROI 1</td>
			<td>Meine Flux - ROI 2</td>
			<td>Meine Durchblutung</td>
			<td>Blutfluss Erhöhung % gegenüber dem Ausgangswert</td>
			<td>Meine Flux - ROI 1</td>
			<td>Meine Flux - ROI 2</td>
			<td>Meine Durchblutung</td>
			<td>Blutfluss Erhöhung % gegenüber dem Ausgangswert</td>
			<td>Meine Flux - ROI 1</td>
			<td>Meine Flux - ROI 2</td>
			<td>Meine Durchblutung</td>
			<td>Blutfluss Erhöhung % gegenüber dem Ausgangswert</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>157,9</td>
			<td>35.1</td>
			<td>122,8</td>
			<td>178,5</td>
			<td>41,6</td>
			<td>136,9</td>
			<td>10.9</td>
			<td>216.9</td>
			<td>44,6</td>
			<td>172,3</td>
			<td>33,5</td>
			<td>418.9</td>
			<td>77,5</td>
			<td>341,4</td>
			<td>94,2</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>
Tabelle 1: Flux in LSPU für ROI 1 und 2 der ROI bei Studienbeginn, langsam, mäßig und schnell Blut fließen. Erhöhung der Blut-Fluss wird als prozentuale Veränderung von einer Grundlinie Bühne ausgedrückt.
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56415/56415fig5.jpg"> 
Abbildung 5: Beispiel für ROI 1 und ROI 2 Positionierung auf einer Fläche der Haut (Oberschenkel). Eine 16-Farbpalette zeigt die Lavers der Verbandwechsel. Daten für ROI 1 und 2 der ROI im Perfusion Einheiten aufgezeichnet und abgezogen wie in Gleichung 1 für die Messung der Mikrozirkulation des Blutes. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/56415/56415fig5large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.</a>

Watch this Scientific Journal Video about A Novel Approach to Overcome Movement Artifact When Using a Laser Speckle Contrast Imaging System for Alternating Speeds of Blood Microcirculation at JoVE.com

A Novel Approach to Overcome Movement Artifact When Using a Laser Speckle Contrast Imaging System for Alternating Speeds of Blood Microcirculation

Ein neuer Ansatz zur Bewegung Artefakt zu überwinden, wenn Sie einen Laser-Speckle-Kontrast Imaging-System für wechselnde Geschwindigkeiten von Blut Mikrozirkulation zu verwenden

Diese Studie stellt eine neuartige Technik für die Messung und Analyse von wechselnden Geschwindigkeiten von Blut Mikrozirkulation in einem einzigen Experiment mit einem Laser-Speckle-Kontrast-Imager.

The laser speckle contrast imager (LSCI) provides a powerful yet simple technique for measuring microcirculatory blood flow. Ideal for blood dynamic ...

a-novel-approach-to-overcome-movement-artifact-when-using-laser

Research

JoVE Journal

Medicine

8.3K Aufrufe.  Bournemouth University. Diese Studie stellt eine neuartige Technik für die Messung und Analyse von wechselnden Geschwindigkeiten von Blut Mikrozirkulation in einem einzigen Experiment mit einem Laser-Speckle-Kontrast-Imager.

Serie: A Novel Approach to Overcome Movement Artifact When Using a Laser Speckle Contrast Imaging System for Alternating Speeds of Blood Microcirculation

How to Build a Laser Speckle Contrast Imaging (LSCI) System to Monitor Blood Flow

Laser Speckle Contrast Imaging (LSCI) is a simple yet powerful technique that is used for full-field imaging of blood flow. The technique analyzes fluctuations in a dynamic speckle pattern to detect the movement of particles similar to how laser Doppler analyzes frequency shifts to determine particle speed. Because it can be used to monitor the movement of red blood cells, LSCI has become a popular tool for measuring blood flow in tissues such as the retina, skin, and brain. It has become especially useful in neuroscience where blood flow changes during physiological events like functional activation, stroke, and spreading depolarization can be quantified. LSCI is also attractive because it provides excellent spatial and temporal resolution while using inexpensive instrumentation that can easily be combined with other imaging modalities. Here we show how to build a LSCI setup and demonstrate its ability to monitor blood flow changes in the brain during an animal experiment.

How to Build a Laser Speckle Contrast Imaging LSCI System to Monitor Blood Flow

This video demonstrates how to build a Laser Speckle Contrast Imaging (LSCI) system that can easily be used to monitor blood flow.

Wie man einen Laser bauen Speckle Contrast Imaging (LSCI) System, um den Blutfluss überwachen

Laser Speckle Contrast Imaging (LSCI) is a simple yet powerful technique that is used for full-field imaging of blood flow.  The technique analyzes ...

Forschung

Neurowissenschaften

Micro-particle Image Velocimetry for Velocity Profile Measurements of Micro Blood Flows

Micro-particle image velocimetry (&mu;PIV) is used to visualize paired images of micro particles seeded in blood flows. The images are cross-correlated to give an accurate velocity profile. A protocol is presented for &mu;PIV measurements of blood flows in microchannels. At the scale of the microcirculation, blood cannot be considered a homogeneous fluid, as it is a suspension of flexible particles suspended in plasma, a Newtonian fluid. Shear rate, maximum velocity, velocity profile shape, and flow rate can be derived from these measurements. Several key parameters such as focal depth, particle concentration, and system compliance, are presented in order to ensure accurate, useful data along with examples and representative results for various hematocrits and flow conditions.

Micro-particle image velocimetry (&mu;PIV) is used to visualize paired images of micro particles seeded in blood flows which are cross-correlated to give an accurate velocity profile. Shear rate, maximum velocity, velocity profile shape, and flow rate, each of which has clinical applications, can be derived from these measurements.

Micro-Particle Image Velocimetry für Velocity Micro Profil Messungen der Blut fließt

Micro-particle image velocimetry (&mu;PIV) is used to visualize paired images of micro particles seeded in blood flows. The images are cross-correlated to ...

Biotechnik

Controlled Microfluidic Environment for Dynamic Investigation of Red Blood Cell Aggregation

Blood, as a non-Newtonian biofluid, represents the focus of numerous studies in the hemorheology field. Blood constituents include red blood cells, white blood cells and platelets that are suspended in blood plasma. Due to the abundance of the RBCs (40% to 45% of the blood volume), their behavior dictates the rheological behavior of blood especially in the microcirculation. At very low shear rates, RBCs are seen to assemble and form entities called aggregates, which causes the non-Newtonian behavior of blood. It is important to understand the conditions of the aggregates formation to comprehend the blood rheology in microcirculation. The protocol described here details the experimental procedure to determine quantitatively the RBC aggregates in microcirculation under constant shear rate, based on image processing. For this purpose, RBC-suspensions are tested and analyzed in 120 x 60 &#181;m poly-dimethyl-siloxane (PDMS) microchannels. The RBC-suspensions are entrained using a second fluid in order to obtain a linear velocity profile within the blood layer and thus achieve a wide range of constant shear rates. The shear rate is determined using a micro Particle Image Velocimetry (&#181;PIV) system, while RBC aggregates are visualized using a high speed camera. The videos captured of the RBC aggregates are analyzed using image processing techniques in order to determine the aggregate sizes based on the images intensities.

The protocol described details an experimental procedure to quantify Red Blood Cell (RBC) aggregates under a controlled and constant shear rate, based on image processing techniques. The goal of this protocol is to relate RBC aggregate sizes to the corresponding shear rate in a controlled microfluidic environment.

Controlled Environment Mikrofluidik für dynamische Untersuchung der Aggregation roter Blutzellen

Blood, as a non-Newtonian biofluid, represents the focus of numerous studies in the hemorheology field. Blood constituents include red blood cells, white ...

Intravital Microscopy Imaging of the Liver following Leishmania Infection: An Assessment of Hepatic Hemodynamics

Intravital microscopy (IVM) is a powerful optical imaging technique that has made possible the visualization, monitoring and quantification of various biological events in real time and in live animals. This technology has greatly advanced our understanding of physiological processes and pathogen-mediated phenomena in specific organs.
In this study, IVM is applied to the mouse liver and protocols are designed to image in vivo the circulatory system of the liver and measure red blood cell (RBC) velocity in individual hepatic vessels. To visualize the different vessel subtypes that characterize the hepatic organ and perform blood flow speed measurements, C57Bl/6 mice are intravenously injected with a fluorescent plasma reagent that labels the liver-associated vasculature. IVM enables in vivo, real time, measurement of RBC velocity in a specific vessel of interest. Establishing this methodology will make it possible to investigate liver hemodynamics under physiological and pathological conditions. Ultimately, this imaging-based methodology will be important for studying the influence of L. donovani infection&#160;on hepatic hemodynamics.
This method can be applied to other infectious models and mouse organs and might be further extended to pre-clinical testing of a drug&#8217;s effect on inflammation by quantifying its effect on blood flow.

Intravital Microscopy Imaging of the Liver following Leishmania Infection: An Assessment of Hepatic Hemodynamics

This article reports on a detailed method for the dynamic measurement and quantification of blood flow velocity within individual blood vessels of the mouse liver vasculature using intravital microscopy imaging in combination with a specific methodology for image acquisition and analysis.

Intravitalmikroskopie Imaging der Leber nach<em&gt; Leishmania</em&gt; Infection: Eine Bewertung von Leber Hämodynamik

Intravital microscopy (IVM) is a powerful optical imaging technique that has made possible the visualization, monitoring and quantification of various ...

Immunologie und Infektion

Image-guided, Laser-based Fabrication of Vascular-derived Microfluidic Networks

This detailed protocol outlines the implementation of image-guided, laser-based hydrogel degradation for the fabrication of vascular-derived microfluidic networks embedded in PEGDA hydrogels. Here, we describe the creation of virtual masks that allow for image-guided laser control; the photopolymerization of a micromolded PEGDA hydrogel, suitable for microfluidic network fabrication and pressure head-driven flow; the setup and use of a commercially available laser scanning confocal microscope paired with a femtosecond pulsed Ti:S laser to induce hydrogel degradation; and the imaging of fabricated microfluidic networks using fluorescent species and confocal microscopy. Much of the protocol is focused on the proper setup and implementation of the microscope software and microscope macro, as these are crucial steps in using a commercial microscope for microfluidic fabrication purposes that contain a number of intricacies. The image-guided component of this technique allows for the implementation of 3D image stacks or user-generated 3D models, thereby allowing for creative microfluidic design and for the fabrication of complex microfluidic systems of virtually any configuration. With an expected impact in tissue engineering, the methods outlined in this protocol could aid in the fabrication of advanced biomimetic microtissue constructs for organ- and human-on-a-chip devices. By mimicking the complex architecture, tortuosity, size, and density of in vivo vasculature, essential biological transport processes can be replicated in these constructs, leading to more accurate in vitro modeling of drug pharmacokinetics and disease.

This protocol outlines the implementation of image-guided, laser-based hydrogel degradation to fabricate vascular-derived, biomimetic microfluidic networks embedded in poly(ethylene glycol) diacrylate (PEGDA) hydrogels. These biomimetic microfluidic systems may be useful for tissue engineering applications, generation of in vitro disease models, and fabrication of advanced "on-a-chip" devices.

Bildgestützte, laserbasierte Herstellung von Mikrofluidik-Networks-Vascular abgeleitet

This detailed protocol outlines the implementation of image-guided, laser-based hydrogel degradation for the fabrication of vascular-derived microfluidic ...

Spatial Temporal Analysis of Fieldwise Flow in Microvasculature

Changes in blood flow velocity and distribution are vital in maintaining tissue and organ perfusion in response to varying cellular needs. Further, appearance of defects in microcirculation can be a primary indicator in the development of multiple pathologies. Advances in optical imaging have made intravital microscopy (IVM) a practical approach, permitting imaging at the cellular and subcellular level in live animals at high-speed over time. Yet, despite the importance of maintaining adequate tissue perfusion, spatial and temporal variability in capillary flow is seldom documented. In the standard approach, a small number of capillary segments are chosen for imaging over a limited time. To comprehensively quantify capillary flow in an unbiased way we developed Spatial Temporal Analysis of Fieldwise Flow (STAFF), a macro for FIJI open-source&#160;image analysis software. Using high-speed image sequences of full fields of blood flow within capillaries, STAFF produces&#160;images that represent motion over time called kymographs for every time interval for every vascular segment. From the kymographs STAFF calculates velocities from the distance that red blood cells move over time, and outputs the velocity data as a sequence of color-coded spatial maps for visualization and tabular output for quantitative analyses. In normal mouse livers, STAFF analyses quantified profound differences in flow velocity between pericentral and periportal regions within lobules. Even more unexpected are the differences in flow velocity seen between sinusoids&#160;that are side by side and fluctuations seen within individual vascular segments over seconds. STAFF is a powerful new tool capable of providing novel insights by enabling measurement of the complex spatiotemporal dynamics of capillary flow.

To quantify microvascular flow from high speed capillary flow image sequences, we developed STAFF (Spatial Temporal Analysis of Fieldwise Flow) software. Across the full image field and over time, STAFF evaluates flow velocities and generates a sequence of color-coded spatial maps for visualization and tabular output for quantitative analyses.

Räumliche Temporale Analyse des feldweisen Flusses in der Mikrovaskulatur

Changes in blood flow velocity and distribution are vital in maintaining tissue and organ perfusion in response to varying cellular needs. Further, ...

Blood Flow Imaging with Ultrafast Doppler

The pulsed-Doppler effect is the main technique used in clinical echography to assess blood flow. Applied with conventional focused ultrasound Doppler modes, it has several limits. Firstly, a finely tuned signal filtering operation is needed to distinguish blood flows from surrounding moving tissues. Secondly, the operator must choose between localizing the blood flows or quantifying them. In the last two decades, ultrasound imaging has undergone a paradigm shift with the emergence of ultrafast ultrasound using unfocused waves. In addition to a hundredfold increase in framerate (up to 10000 Hz), this new technique also breaks the conventional quantification/localization trade-off, offering a complete blood flow mapping of the field of view and a simultaneous access to fine velocities measurements at the single-pixel level (down to 50 &#181;m). This data continuity in both spatial and temporal dimensions strongly improves the tissue/blood filtering process, which results in an increase sensitivity to small blood flow velocities (down to 1 mm/s). In this method paper, we aim to introduce the concept of ultrafast Doppler as well as its main parameters. Firstly, we summarize the physical principles of unfocused wave imaging. Then, we present the Doppler signal processing main steps. Particularly, we explain the practical implementation of the critical tissue/blood flow separation algorithms and on the extraction of velocities from these filtered data. This theoretical description is supplemented by in vitro experiences. A tissue phantom embedding a canal with flowing blood-mimicking fluid is imaged with a research programmable ultrasound system. A blood flow image is obtained and the flow characteristics are displayed for several pixels in the canal. Finally, a review of in vivo applications is proposed, showing examples in several organs such as carotids, kidney, thyroid, brain and heart.

This protocol shows how to apply ultrafast ultrasound Doppler imaging to quantify blood flows. After a 1 s long acquisition, the experimenter has access to a movie of the full field of view with axial velocity values for each pixel every &#8776;0.3 ms (depending on the ultrasound time of flight).

Blutfluss-Bildgebung mit ultraschnellem Doppler

The pulsed-Doppler effect is the main technique used in clinical echography to assess blood flow. Applied with conventional focused ultrasound Doppler ...

Laser Doppler: A Tool for Measuring Pancreatic Islet Microvascular Vasomotion In Vivo

As a functional status of microcirculation, microvascular vasomotion is important for the delivery of oxygen and nutrients and the removal of carbon dioxide and waste products. The impairment of microvascular vasomotion might be a crucial step in the development of microcirculation-related diseases. In addition, the highly vascularized pancreatic islet is adapted to support endocrine function. In this respect, it seems possible to infer that the functional status of pancreatic islet microvascular vasomotion might affect pancreatic islet function. Analyzing the pathological changes of the functional status of pancreatic islet microvascular vasomotion may be a feasible strategy to determine contributions that pancreatic islet microcirculation makes to related diseases, such as diabetes mellitus, pancreatitis, etc. Therefore, this protocol describes using a laser Doppler blood flow monitor to determine the functional status of pancreatic islet microvascular vasomotion, and to establish parameters (including average blood perfusion, amplitude, frequency, and relative velocity of pancreatic islet microvascular vasomotion) for evaluation of the microcirculatory functional status. In a streptozotocin-induced diabetic mouse model, we observed an impaired functional status of pancreatic islet microvascular vasomotion. In conclusion, this approach for assessing pancreatic islet microvascular vasomotion in vivo may reveal mechanisms relating to pancreatic islet diseases.

Laser Doppler: A Tool for Measuring Pancreatic Islet Microvascular Vasomotion In Vivo

Pancreatic islet microvascular vasomotion regulates islet blood distribution and maintains the physiological function of islet &#946; cells. This protocol describes using a laser Doppler monitor to determine the functional status of pancreatic islet microvascular vasomotion in vivo and to assess the contributions of pancreatic islet microcirculation to pancreatic-related diseases.

Laser-Doppler: Ein Instrument zur Messung der Pankreas Islet mikrovaskuläre Vasomotion In Vivo

As a functional status of microcirculation, microvascular vasomotion is important for the delivery of oxygen and nutrients and the removal of carbon ...

Medizin

A Novel Approach to Monitoring Graft Neovascularization in the Human Gingiva

Laser speckle contrast imaging (LSCI) is a novel method for measuring superficial blood perfusion over large areas. Since it is non-invasive and avoids direct contact with the measured area, it is suitable for monitoring blood flow changes during wound healing in human patients. Vestibuloplasty is periodontal surgery to the oral vestibule, aiming to restore vestibular depth with simultaneous enlargement of the keratinized gingiva. In this special clinical case, a split thickness flap was elevated at the first upper premolar and a xenogenic collagen matrix was adapted to the resulting recipient bed. LSCI was used to monitor the re- and neovascularization of the graft and the surrounding mucosa for one year. A protocol is introduced for the correct adjustment of microcirculation measurement in the oral mucosa, highlighting difficulties and possible failures.
The clinical case study presented demonstrated that &#8212; following the appropriate protocol &#8212; LSCI is a suitable and reliable method for following up microcirculation in a healing wound in the human oral mucosa and gives useful information on graft integration.

This study introduces a protocol for measuring microcirculation in human oral mucosa by laser speckle contrast imaging. The monitoring of wound healing after vestibuloplasty combined with a xenogenic collagen graft is presented on a clinical case.

Ein neuer Ansatz zur Überwachung Graft Neovaskularisation in der menschlichen Gingiva

Laser speckle contrast imaging (LSCI) is a novel method for measuring superficial blood perfusion over large areas. Since it is non-invasive and avoids ...

Multiphoton Intravital Imaging for Monitoring Leukocyte Recruitment during Arteriogenesis in a Murine Hindlimb Model

Arteriogenesis strongly depends on leukocyte and platelet recruitment to the perivascular space of growing collateral vessels. The standard approach for analyzing collateral arteries and leukocytes in arteriogenesis is ex vivo (immuno-) histological methodology. However, this technique does not allow the measurement of dynamic processes such as blood flow, shear stress, cell-cell interactions, and particle velocity. This paper presents a protocol to monitor in vivo processes in growing collateral arteries during arteriogenesis utilizing intravital imaging. The method described here is a reliable tool for dynamics measurement and offers a high-contrast analysis with minimal photo-cytotoxicity, provided by multiphoton excitation microscopy. Prior to analyzing growing collateral arteries, arteriogenesis was induced in the adductor muscle of mice by unilateral ligation of the femoral artery.
After the ligation, the preexisting collateral arteries started to grow due to increased shear stress. Twenty-four hours after surgery, the skin and subcutaneous fat above the collateral arteries were removed, constructing a pocket for further analyses. To visualize blood flow and immune cells during in vivo imaging, CD41-fluorescein isothiocyanate (FITC) (platelets) and CD45-phycoerythrin (PE) (leukocytes) antibodies were injected intravenously (i.v.) via a catheter placed in the tail vein of a mouse. This article introduces intravital multiphoton imaging as an alternative or in vivo complementation to the commonly used static ex vivo (immuno-) histological analyses to study processes relevant for arteriogenesis. In summary, this paper describes a novel and dynamic in vivo method to investigate immune cell trafficking, blood flow, and shear stress in a hindlimb model of arteriogenesis, which enhances evaluation possibilities notably.

The recruitment of leukocytes and platelets constitutes an essential component necessary for the effective growth of collateral arteries during arteriogenesis. Multiphoton microscopy is an efficient tool for tracking cell dynamics with high spatio-temporal resolution in vivo and less photo-toxicity to study leukocyte recruitment and extravasation during arteriogenesis.

Multiphotonen-Intravital-Bildgebung zur Überwachung der Leukozytenrekrutierung während der Arteriogenese in einem murinen Hintergliedmaßenmodell

Arteriogenesis strongly depends on leukocyte and platelet recruitment to the perivascular space of growing collateral vessels. The standard approach for ...