Un nuovo approccio al monitoraggio dell'innesto neovascolarizzazione nella gengiva umana

Riepilogo

Questo studio presenta un protocollo di misurazione microcircolazione in mucosa orale umano mediante imaging laser speckle contrasto. Il monitoraggio di cicatrizzazione dopo Vestiboloplastica combinato con un innesto di collagene xenogenica è presentato su un caso clinico.

Abstract

Contrasto di laser speckle imaging (LSCI) è un nuovo metodo per misurare la perfusione sanguigna superficiale su vaste aree. Poiché è non invasivo ed evita il contatto diretto con l'area misurata, è adatto per il monitoraggio di cambiamenti del flusso sanguigno durante la guarigione arrotolata in pazienti umani. Vestiboloplastica è ambulatorio peridentale al vestibolo orale, che mira a ripristinare la profondità vestibolare con contemporaneo allargamento della gengiva cheratinizzata. In questo caso clinico speciale, una falda di spessore di Spalato è stata elevata al primo premolare superiore e una matrice di collagene xenogenica è stata adattata al letto destinatario risultante. LSCI è stato utilizzato per monitorare il re - e neovascularization dell'innesto e la mucosa circostante per un anno. Un protocollo è stato introdotto per la corretta regolazione della misura di microcircolazione della mucosa orale, mettendo in evidenza le difficoltà e possibili guasti.

Studio di casi clinici presentato hanno dimostrato che — seguendo il protocollo appropriato — LSCI è un metodo adatto e affidabile per seguito di microcircolazione nella guarigione della ferita in mucosa orale umano e dà informazioni utili sull'integrazione dell'innesto.

Introduzione

Monitorare i cambiamenti a lungo termine della microcircolazione gengivale umano in una situazione clinica è un tema caldo in chirurgia orale e parodontale. Tuttavia, una valutazione affidabile della perfusione può essere difficile. Ci sono solo un paio di metodi che non in modo invasivo misurare i cambiamenti nella circolazione sanguigna della mucosa umano. Due di queste impiegano un laser fascio^1,2,3,4, ma in modo diverso. Flussometria del laser doppler (LDF) fa uso del Doppler shift in un laser beam^5,6, mentre il contrasto di speckle laser (LSCI) metodo di formazione immagine si basa sul modello della macchiolina della luce retrodiffusa laser per misurare la velocità del sangue rosso celle⁷.

LDF misura solo in un singolo punto e riproducibile standardizzazione della posizione dei sensori è un compito difficile ma auspicabile. Un altro problema è che la sonda della LDF è piccola di diametro (1 mm²). Misura di punti predeterminati prima dell'intervento chirurgico è troppo specifico e può essere cieco ai cambiamenti circolatori postoperatori, mentre l'edema, la rimozione del tessuto, tessuto movimento o l'innesto impiantato causare cambiamenti significativi nella geometria postoperatoria degli affetti dei tessuti molli. La distanza di misurazione di LDF è inferiore a 1 mm, che vieta l'uso di una stecca dentale con un foro predeterminato per la sonda in caso di variazione volumetrica del tessuto. LSCI non richiede attrezzi speciali per la localizzazione e può misurare nelle aree di diversi cm². Di conseguenza, la guarigione della ferita può essere seguita in tutto il sito chirurgico. Inoltre, LSCI può visualizzare l'aspersione del sangue nelle immagini codificate a colori in una frazione di secondo, con una risoluzione di fino a 20 μm.

Il dispositivo LSCI presentato in questo documento viene utilizzato soprattutto per applicazioni di ricerca animale dove l'alta risoluzione nelle aree di piccola misura è voluta. Tuttavia, poiché la struttura e l'istologia della mucosa orale umano sono diversi da zona a zona (gingiva allegato, gengiva marginale, mucosa vestibolare), la circolazione del sangue è anche eterogenee⁸. Pertanto, ad alta risoluzione LSCI ha un grande vantaggio rispetto LSCI normale-risoluzione che viene solitamente utilizzato nella sperimentazione umana.

Lo strumento LSCI impiega un laser invisibile (lunghezza d'onda 785 nm). Il fascio è discostato per illuminare l'area di misurazione, creando un modello della macchiolina. Una telecamera CCD immagini il modello della macchiolina nella zona illuminata. La telecamera CCD utilizzata in questo sistema ha una area di esposizione attiva di 1386 x 1034 pixels e la sua risoluzione è tra 20 – 60 µm/pixel a seconda delle dimensioni dell'area di misurazione e l'impostazione del software (basso, medio, alto). Si possono prendere immagini ad una velocità di 16 fotogrammi al secondo, o anche di più, fino a 100 fotogrammi al secondo, se la dimensione dell'immagine è ridotta. Aspersione di sangue è calcolato dal software incorporato. Analizza le variazioni nel modello della macchiolina e quantifica il contrasto. Il flusso risultante è colore codificato per produrre un'immagine di aspersione. Secondo i nostri risultati precedenti, LSCI valuta l'aspersione di sangue della gengiva con buona ripetibilità e riproducibilità⁹. Ciò implica che esso è uno strumento affidabile per monitorare i cambiamenti a livello del microcircolo del mucosa orale non solo negli esperimenti a breve termine, ma anche durante gli studi a lungo termine per monitorare la progressione della malattia o della ferita di guarigione¹⁰.

In questa carta, presentiamo un rapporto clinico di caso per dimostrare che l'elevata risoluzione spaziale di LSCI rende possibile rivelare il disegno di neovascolarizzazione di un innesto di collagene xenogenica. Inoltre, questo caso indica che LSCI, a causa della sua elevata affidabilità, potrebbe sensibile rilevare variazioni individuali. Questo è importante come significativa variazione anatomica locale e uno sfondo diverso sistemico tra i casi lo rende difficile da standardizzare l'intervento chirurgico in sperimentazioni cliniche di chirurgia parodontale.

Protocollo

Il metodo segnalato è stato impiegato in uno studio clinico che è stato concesso l'approvazione etica dal comitato ungherese della registrazione sanitaria e centro di formazione (numero di omologazione: 034310/2014/OTIG).

1. LSCI Setup

1. Accendere il computer e tutte le periferiche.
2. Accendere lo strumento LSCI per essere utilizzato con l'interruttore sul pannello posteriore.
3. Consentire allo strumento si riscaldi per almeno 5 min. Lo strumento è pronto per la misurazione quando entrambi i LED sul pannello posteriore hanno smesso di lampeggiare.
4. Avviare il software facendo doppio clic sull'icona del software sul desktop o dal menu Start.
5. Attendere che sia il giallo e il LED verde sul pannello posteriore hanno smesso di lampeggiare, che indica che il laser è caldo e l'inizializzazione è terminata.
   Nota: Quando si avvia il sistema, uno verrà occasionalmente essere richiesto per eseguire la procedura di verifica per il sistema.

2. il sistema verifica

1. Utilizzare la casella di calibrazione fornita. Rimuovere il coperchio dalla casella di calibrazione e scuoterlo per evitare la sedimentazione nella sospensione colloidale.
2. Lasciare il coperchio fuori per 30 s per evitare bolle.
3. Mettere il coperchio indietro nella finestra di calibrazione.
4. Fare clic su Avanzate | Verifica | Verificare strumento.
5. Selezionare la Routine Verifica | Successiva.
6. Girare la testa a 90°, fissare la scatola di calibrazione utilizzando magneti integrati e scegliere Avanti.
7. Immettere la temperatura ambiente nella casella di testo, selezionare ° C e fare clic su Start.
8. Attendere che la procedura guidata viene completata la procedura di verifica.
9. Dopo una procedura di verifica di successo è possibile chiudere la procedura guidata facendo clic su fine.

3. partecipante preparazione

1. Assicurarsi che la misura è eseguita in una camera a temperatura controllata (26 ° C).
2. Posizionare il paziente in posizione supina confortevole in una poltrona odontoiatrica e mettere un cuscino vuoto sotto la testa (Figura 1).
3. Lasciare riposare per 15 min il paziente prima di eventuali misurazioni.

4. microcircolazione immagine misura

1. Nel menu strumenti , selezionare e fare clic su Editor di progetto. Apre una nuova finestra in cui le impostazioni comunemente utilizzate possono essere salvate.
2. Nella casella Progetti, fare clic su nuovo per creare un nuovo progetto. Immettere "Vestibolo" e fare clic su OK.
3. Nella casella siti, fare clic su nuovo per creare un nuovo sito. Immettere "Dente 14" e fare clic su OK.
4. Sotto il pannello indice di dente 14 Aggiungi "10 cm" come la distanza richiesta per la Distanza di lavoro e immettere una larghezza di 3 cm e un'altezza di 2 cm nelle caselle di misurazione.
5. Impostare la risoluzione di densità punto alla normalità e il frame rate a 16 immagini/s e selezionare ora dal menu a discesa durata per impostare la durata della registrazione a 0:30.
6. Selezionare "Record con nessun media" e impostare la velocità di acquisizione di foto di colore di 1 al secondo.
7. Quindi fare clic su "Applica" e "OK" per salvare i parametri di progetto.
8. Nel menu File , selezionare e fare clic su nuova registrazione. Si aprirà una nuova finestra di immagine e verrà visualizzato il pannello di impostazione.
9. In Configurazione di registrazione, selezionare "Vestibulum" per il progetto e "Dente 14" per il 4,9. Sito.
10. Aprire il menu a discesa oggetto , fare clic su nuovo nella finestra di dialogo selezionare oggetto e immettere il nome del paziente.
11. Fare clic su OK e immettere un nome per la registrazione nel campo Nome Rec : ad es., 1 ° giorno (giorni trascorsi dopo l'operazione) e il nome dell'operatore nel campo operatore .
12. Prima di iniziare la misura di immagine del microcircolo, del paziente misura pressione sanguigna ed impulso.
13. Spurgare l'aria dal cuscino vuoto per fissare la testa del paziente in una posizione appropriata per l'area in esame.
14. Chiedere la paziente di aprire la bocca.
15. Retrarre delicatamente le labbra due specchi dentali (Figura 1).
16. Regolare la testa dello strumento parallelo alla zona misurata della gengiva. Un built-in visibile (650 nm) laser indicatore facilita il posizionamento del dispositivo di imaging relativa bocca del paziente.
17. Regolare la distanza di lavoro a 10 cm spostando strumento in relazione il tessuto. La distanza viene misurata continuamente dal dispositivo LSCI e viene visualizzato dal software come valore di lavoro distanza/misurata sotto Impostazioni immagine.
18. Istruire il soggetto a rimanere ancora per tutta la durata della misurazione.
19. Fare clic sul pulsante " Record " per avviare la registrazione. Il colore della finestra immagine cambia ora rossa per indicare che la registrazione è in corso. Il pannello di impostazione viene sostituito dal pannello di registrazione. Registrazione si arresta automaticamente dopo 30 s. Quando la registrazione è terminata, il colore dei cambiamenti finestra immagine al blu e il pannello di registrazione è sostituito dal riquadro di verifica.
20. Rimuovere Specchi dentali e permettere al paziente di chiudere la bocca e deglutire.
21. Passare alla immagine dal vivo premendo il pulsante di riprendere la registrazione .
22. Ripetere i passaggi da 4,14 a 4,21 due volte.
23. Chiudere il file. I dati vengono salvati automaticamente.
24. Misurare la pressione sanguigna e di impulso dopo le misurazioni LSCI.

5. analisi offline

1. Analizzare le immagini LSCI utilizzando il built-in software. Andare alla visualizzazione immagine o Split (Figura 2).
2. Definire le aree di interesse (ROI). Nota: i valori di perfusione di pixel all'interno di un ROI sono una media e definiti come il valore di flusso di sangue del ROI, espressa in un valore arbitrario chiamato Laser Speckle aspersione unità (LSPU).
3. Selezionare la forma desiderata del ROI entro la tavolozza di strumenti ROI sulla destra.
4. Selezionare l'opzione applica nella tavolozza degli strumenti ROI, che applica le operazioni ROI a tutte le immagini della registrazione.
5. Disegnare il ROI facendo clic e tenendo premuto il pulsante del mouse nell'immagine intensità, trascinando il ROI fino alla dimensione desiderata e rilasciare il mouse tasto (clic e doppio clic per ROIs forma libera). Regolare la posizione del ROI, ridimensionare o ruotare, se necessario.
6. Ripetere i passaggi da 5.3. a 5.5 tante volte quanto il numero desiderato di ROIs (Figura 3).
7. Definizione periodi di tempo di interesse (TOI). Questo permette una media di aspersione in un ROI per un periodo definito di tempo (Figura 2).
8. Passare alla visualizzazione grafico o Split. Selezionare il pulsante di strumento Aggiungi TOI.
9. Fare clic e tenere sul grafico nella posizione dove si desidera la TOI per iniziare e trascinare il cursore nella posizione finale desiderata. Quindi rilasciare il pulsante del mouse.
10. Esportare i dati dalla tabella valore medio per l'ulteriore elaborazione.
11. Costruire le curve di flusso sanguigno da un adatto software utilizzato per l'analisi statistica.

Risultati

Vestiboloplastica è ambulatorio peridentale al vestibolo orale, con l'obiettivo di aumentare la profondità vestibolare, la zona di gengiva cheratinizzata e lo spessore dei tessuti molli per una maggiore estetica e funzione. La falda di spessore apically riposizionata Spalato combinata con una matrice di collagene è una procedura Vestiboloplastica utilizzati di frequente. Matrice di collagene xenogenica è una valida alternativa all'innesto gingival autogeno per aumentare la quantità d...

Discussione

Lo scopo di questo studio era di introdurre una nuova tecnica per il monitoraggio il neovascularization di un innesto nella gengiva umana. Secondo i nostri risultati precedenti, LSCI valuta l'aspersione di sangue della gengiva con buona ripetibilità e riproducibilità⁹, quando viene raggiunta la rigorosa applicazione di ogni passaggio del protocollo programmato come un requisito fondamentale. LSCI è considerato come una tecnica semiquantitativa che richiede calibrazione periodicamente per garant...

Materiali

Name	Company	Catalog Number	Comments
PeriCam PSI-HR	Perimed AB, Stockholm, Sweden		The 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.
PIMSoft	Perimed AB, Stockholm, Sweden		PIMSoft 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 Mucograft	Geistlich, Switzerland		It'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 M4	Omron Healthcare Inc., Kyoto, Japan		Blood pressure monitor, which gives accurate readings.
Nikon D5200	Nikon Corportation, Tokyo, Japan		Taking intra oral photos
MS Excel	Microsoft Corporation, Redmond, Washington, USA		The software used for data management
IBM SPSS Statistics 25	IBM Corp., Armonk, NY, USA		The software used for statistical analysis