Diffuse Reflexion Spektroskopie: Immer des Rekapillarisierungszeit Tests unter der Fuchtel
2. Dezember 2017
Dieses Protokoll beschreibt, wie die Verwendung von diffusen Polarisation Spektroskopie den klinische Nutzen der Rekapillarisierungszeit Test verbessern kann. Wir empfehlen eine genauere Analyse des Studiengangs Rekapillarisierungszeit bei gesunden Probanden mit diffusen Reflexion Spektroskopie Videos und neuen informatischen Endpunkte.
Das übergeordnete Ziel dieser Bewertung ist es, die Kapillarauffüllzeit mithilfe der Reflexionsspektroskopie in digitalem Video zu quantifizieren, um eine schnelle und objektive Detektion von beginnenden Durchblutungsänderungen zu ermöglichen. Eine quantifizierte objektive Beurteilung der Kapillarauffüllzeit mittels Reflexionsspektroskopie kann eine frühzeitige Warnung vor beginnenden Durchblutungsveränderungen darstellen und die Triage und kontinuierliche Überwachung kritisch kranker Patienten erleichtern. Der Hauptvorteil dieser Technik besteht darin, dass sie im Vergleich zur Beurteilung mit bloßem Auge eine sehr genaue und objektive Möglichkeit bietet, die Nachfüllzeit der Kapillaren zu messen.
Die Auswirkungen dieser Technik erstrecken sich auf die frühe Triage von Traumapatienten an einem Unfallort oder bei der Notfall- oder kontinuierlichen Überwachung kritisch kranker Patienten. Verbinden Sie zunächst die Kamera und den Computer über ein USB-Kabel und stellen Sie die Kamera auf den Videomodus ein. Schalten Sie dann die Kamera ein und stellen Sie sicher, dass sie mit dem Computer verbunden ist.
Starten Sie als Nächstes die ferngesteuerte Kamerasoftware. Entfernen Sie außerdem alle Umgebungslichtquellen, und drehen Sie den Computerbildschirm vom Messbereich weg. Bringen Sie zunächst die Testperson herein und lassen Sie sie sich mindestens 20 Minuten lang in Rückenlage an die Umgebung gewöhnen.
Klicken Sie dann auf die Schaltfläche Life View und drücken Sie Start. Wechseln Sie zwischen dem Videomodus und dem TV-Modus, indem Sie auf die Optionsfelder klicken. Stellen Sie sicher, dass ein Live-Videostream der Stirn des Motivs auf dem Display der Kamera und auf dem Computerbildschirm sichtbar ist.
Stellen Sie als Nächstes die Kamera auf eine Höhe von etwa 15 Zentimetern direkt über der Stirn des Motivs ein und stellen Sie sicher, dass der Fokus der Kamera auf Autofokus eingestellt ist. Bitten Sie den Probanden, während des Tests den Kopf still zu halten und nicht zu sprechen. Weisen Sie dann den Probanden an, seinen Kopf auf ein Kissen zu legen und ihn für die Dauer des Tests ruhig zu halten.
Bitten Sie sie, während der 20 Sekunden, die der Test dauert, nicht zu sprechen. Es kann sein, dass sie die ganze Zeit die Augen geschlossen halten, wenn sie das Licht zu hell finden. Suchen Sie im Fenster "Lebensansicht" nach HD Record und klicken Sie darauf, um eine kontinuierliche Aufnahme für 20 Sekunden zu starten.
Bewegen Sie die Kamera während der Dauer des Tests nicht. Üben Sie am Ende der ersten fünf Sekunden der Baseline-Aufzeichnung fünf Sekunden lang einen festen Blanchierdruck auf den Messbereich aus, indem Sie einen Teelöffel aus Plastik verwenden, um den Druckausgleich und die Temperaturisolierung zu gewährleisten. Lassen Sie dann den Druck ab und ziehen Sie den Plastik-Teelöffel schnell aus dem Messbereich.
Setzen Sie die Aufnahme für weitere 10 Sekunden fort, um die anschließende hyperämische Reaktion zu erfassen. Stoppen Sie nach Ablauf der 20 Sekunden die Aufzeichnung, indem Sie im Fenster "Lebensansicht" auf "Stopp" klicken. Sobald die Aufnahme gestoppt wurde, öffnet sich ein Fenster zum Speichern der Videodatei.
Benennen Sie das Video und speichern Sie es im MOV-Format. Trennen Sie die Kamera vom Computer, sobald das Video in den dafür vorgesehenen Ordner auf dem Computer heruntergeladen wurde. Starten Sie die Analysesoftware mit einem Doppelklick auf das Desktop-Symbol.
Sobald die Software gestartet ist, wählen Sie auf dem Hauptbildschirm Filmseite. Klicken Sie im Fenster "Filmseite" auf "Film laden". Warten Sie, bis die Software den Film hochgeladen und analysiert hat.
Sobald der Upload und die Analyse des Films abgeschlossen sind, klicken Sie auf Als Bilder speichern und warten Sie, bis die Software das Video analysiert und in einzelne JPEG-Bilder unterteilt hat. Suchen Sie dann im Hauptbildschirmfenster die Option Seite "Bilder zuschneiden" und wählen Sie sie aus. Klicken Sie im Menü "Seite "Bilder zuschneiden" auf "Erstes Foto" und navigieren Sie zu dem Ordner, der die JPEG-Fotos aus dem Video enthält.
Wählen Sie das erste Foto aus, das analysiert werden soll. Die Software wählt automatisch die folgenden Fotos dieses Stapels aus. Klicken Sie auf das Menü "Bearbeiten" und wählen Sie zwischen kreisförmigen oder rechteckigen Markierungen für den gewünschten Bereich.
Suchen Sie dann im Fenster "Fotos auswählen" das eigentliche Fotofeld und geben Sie den Namen des ersten Fotos im Stapel ein, bei dem die Finger des Ermittlers vollständig aus dem Messbereich zurückgezogen wurden. Um dieses Foto zu finden, durchsuchen Sie den Ordner mit den einzelnen Fotos aus dem Video. Wählen Sie einen interessanten Bereich aus, indem Sie mit der linken Maustaste klicken und gedrückt halten, und zeichnen Sie einen Kreis oder ein Rechteck im Fotofenster, das sich innerhalb der Grenzen des blanchierten Bereichs befindet.
Der ausgewählte Interessenbereich wird automatisch auf alle Fotos des Stapels angewendet. Klicken Sie anschließend auf das Menü Datei und wählen Sie ROI speichern, um den Standort der ausgewählten Region von Interesse für zukünftige Referenzen zu speichern. Klicken Sie dann auf den Curve Tracker und warten Sie, bis die Software den interessierenden Bereich analysiert hat.
Sobald das Fenster "Curve Tracker" geöffnet wird, wird die Änderung der Konzentration der roten Blutkörperchen für den ausgewählten interessierenden Bereich während der Dauer des Tests als Kurve angezeigt. Klicken Sie abschließend auf Daten exportieren und speichern Sie das Rohdatentranskript für die weitere Analyse. Mit dieser Methode kann die Reaktion des Kapillarauffüllens als Veränderung der Konzentration der roten Blutkörperchen im Laufe der Zeit dargestellt werden.
Während der ersten fünf Sekunden des Tests werden die Ausgangswerte erfasst. Dann wird Druck ausgeübt, um den Nullpunkt des Blutes zu erreichen. Sobald der Druck nachgelassen ist, beginnt das Blut in den Bereich zurückzukehren und erreicht nach einigen Sekunden seinen Höhepunkt.
Diese repräsentative Grafik ist für einen gesunden männlichen Freiwilligen. Eine langsamere Nachfüllzeit würde auf eine schlechte Durchblutung der Haut hinweisen und kann auf ungünstige Bedingungen hinweisen. Die Verwendung von Reflexionsspektroskopie-Videos liefert detailliertere Daten über Veränderungen der Kapillarauffüllzeit im Vergleich zur Beurteilung mit bloßem Auge.
Die vorgestellte Methode muss weiterentwickelt werden, zeigt aber deutlich das Potenzial der Technik bei der Messung von Kapillarfüllereignissen.
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Übersicht
Diese Studie stellt ein Protokoll zur Verwendung der diffusen Polarisations-Spektroskopie vor, um die klinische Aussagekraft des Kapillarfülltestes zu verbessern. Die Untersuchung beinhaltet eine detaillierte Analyse der Kapillarfüllzeit bei gesunden Probanden unter Anwendung der diffusen Reflexionsspektroskopie und neuer informatischer Endpunkte zur objektiven Beurteilung.
Wesentliche Studienkomponenten
Bereich der Wissenschaft
- Klinische Beurteilung
- Messung der Kapillarfüllzeit
- Diffraktive Polarisations-Spektroskopie
Hintergrund
- Die Kapillarfüllzeit ist ein entscheidender Indikator zur Beurteilung des Kreislaufstatus.
- Aktuelle Beurteilungen hängen häufig von subjektiven visuellen Inspektionen ab.
- Objektive Methoden zur Quantifizierung der Kapillarfüllzeit sind für bessere klinische Ergebnisse erforderlich.
Zweck der Studie
- Verbesserung der Genauigkeit von Kapillarfüllzeit-Bewertungen mithilfe fortschrittlicher Spektroskopietechniken.
- Bereitstellung einer objektiveren Messgröße, die bei der frühen Erkennung zirkulatorischer Veränderungen helfen kann.
- Untersuchung der Auswirkungen für die Triage und Überwachung von kritisch kranken Patienten.
Verwendete Methoden
- Die diffuse Polarisationspektroskopie wurde zur Analyse der Kapillarfüllzeit verwendet.
- Die Studie umfasste gesunde Probanden unter kontrollierten Bedingungen.
- Zu den wichtigsten Schritten gehörte die Verwendung einer Videokamera zur Aufzeichnung des Kapillarfüllvorgangs.
- Die Probanden wurden vor der Untersuchung akklimatisiert, und spezifische Drucktechniken wurden während der Messung angewandt.
Hauptergebnisse
- Das Protokoll demonstrierte eine präzise und objektive Methode zur Messung der Kapillarfüllzeit im Vergleich zu traditionellen visuellen Beurteilungen.
- Die Ergebnisse deuteten auf einen Zusammenhang zwischen gemessenen Füllzeiten und der Effektivität der Hautperfusion hin.
- Die Methode lieferte quantitative Daten zur hyperämischen Reaktion nach Druckentlastung, was auf mögliche klinische Anwendungen hindeutet.
Schlussfolgerungen
- Diese Studie stellt eine neuartige Technik zur genauen Messung von Kapillarfüllungsereignissen vor und verbessert damit klinische Beurteilungen.
- Die gewonnenen Erkenntnisse könnten zu einer verbesserten Überwachung des Kreislaufstatus in Notfall- und Intensivmedizinischen Einrichtungen führen.
Häufig gestellte Fragen
Ausschlaggebende Bedeutung für die Industrie
Die objektive Quantifizierung der Kapillarfüllzeit schließt eine entscheidende Lücke bei der frühen zirkulatorischen Beurteilung, bei der die subjektive visuelle Inspektion die Zuverlässigkeit bei der Triage und Überwachung einschränkt. Durch präzise und reproduzierbare Messungen der Hautperfusionsdynamik unterstützt diese Methode die mechanistische Risikominimierung in präklinischen Modellen von Schock, Sepsis und Hypoperfusion. Die Technik ermöglicht eine vorhersagende Sicherheit bei der Identifizierung eines beginnenden zirkulatorischen Versagens bereits vor Veränderungen der Vitalzeichen und liefert damit Entscheidungsgrundlagen für Go/No-Go-Entscheidungen in therapeutischen Entwicklungsprozessen.
Strategische Anwendungen in der Biopharma-Forschung und -Entwicklung
Frühe Entdeckung und Zielvalidierung
- Wissenschaftlicher Wert: Ermöglicht die Untersuchung von Mechanismen der vaskulären Homöostase und die funktionelle Validierung von Zielstrukturen, die an der Regulation des Mikrokreislaufs beteiligt sind.
- Operativer Wert: Stellt einen quantitativen, übertragbaren Biomarker zur Beurteilung der Modulation von Signalwegen in krankheitsrelevanten Systemen bereit.
- Prädiktiver Wert: Unterstützt die Validierung präklinischer Modelle, indem Wirkstoffeffekte mit objektiven Perfusionsschwellenwerten korreliert werden, wodurch falsch-positive Ergebnisse bei der Leitstrukturidentifizierung verringert werden.
Screening und Assay-Entwicklung
- Assay-Bereitschaft: Erzeugt standardisierte, zeitlich aufgelöste Reflexionsdaten, die für das Hochdurchsatz-Screening vasotätiger Substanzen geeignet sind.
- Quantitative Ausgabe: Liefert kontinuierliche Kurven der roten Blutkörperchenkonzentration, die eine präzise Berechnung der Auffüllphase, des Maximums und der Erholungskinetik ermöglichen.
- Reproduzierbarkeit: Verringert die vom Bediener abhängige Variabilität durch automatisierte Erfassung des Interessenbereichs und Normalisierung der Basislinie.
Translationale und präklinische Forschung
- Krankheitsrelevante Systeme: Anwendbar in Modellen von hämorrhagischem Schock, Endotoxämie und Hypothermie, bei denen die Hautperfusion als translationsrelevanter Biomarker dient.
- Mechanistische Risikominimierung: Klärt, ob beobachtete kardiovaskuläre Effekte auf einer direkten vaskulären Wirkung oder sekundären hämodynamischen Konsequenzen beruhen.
- Translationskontinuität: Verbindet die Validierung mechanistischer Entdeckungen in der Forschungsphase mit der präklinischen Sicherheitsbewertung durch konservierte Perfusionsphysiologie.
Pipeline- und Workflow-Integration
Die Methode fügt sich in den Kontinuum von der Entdeckung bis zur präklinischen Phase ein, indem sie objektive Perfusionsdaten liefert, die die Zielvalidierung unterstützen, die Assay-Entwicklung für kardiovaskuläre Modulatoren fördern und eine risikoadjustierte Weiterentwicklung von der Bestätigung eines Hits bis zur Optimierung eines Leitwirkstoffs ermöglichen.
- Entdeckungsbiologie: Ermöglicht die Hypothesenprüfung bezüglich der Signalübertragung durch Stickstoffmonoxid, Endothelin-Wegbahnen und adrenerge Regulierung des Kapillartonusses.
- Screening: Liefert assaysbereite Perfusionsmetriken zur Bewertung von Substanzbibliotheken, die auf die Mikrogefässfunktion abzielen.
- Analytik: Stellt zeitaufgelöste hämodynamische Daten für den Vergleich zwischen Dosen, Genotypen oder Behandlungsbedingungen bereit.
- Translationale Forschung: Unterstützt die präklinische Validierung vasoprotektiver Wirkstoffe, bei denen die Wiederherstellung der Perfusion auf klinische Wirksamkeit hindeutet.
- Unternehmensweite Wiederverwendung: Schafft eine wiederverwendbare Plattform zur Perfusionsbewertung, die in verschiedenen therapeutischen Bereichen wie Immunologie, Intensivmedizin und kardiovaskulären Erkrankungen anwendbar ist.
Operative und unternehmerische Auswirkungen
- Wissenschaftlicher Wert: Erhöht die Zuversicht bei der Zielvalidierung, indem die Zuordnung von zirkulatorischen Mechanismen eindeutiger wird.
- Operativer Wert: Verbessert die Reproduzierbarkeit und Skalierbarkeit von Perfusionsassays über verschiedene Standorte und Modelle hinweg.
- Strategischer Wert: Steigert die Kapitaleffizienz, indem ineffektive oder toxische Kandidaten früher erkannt werden können.
- Portfolio-Wirkung: Unterstützt die risikoadjustierte Priorisierung basierend auf objektiven Mikrozirkulationsreaktionsprofilen.
Durchführungsaspekte
- Erfordert Fachkenntnisse in der Videomikroskopie, spektrophotometrischen Analyse und physiologischen Überwachung.
- Benötigt stabile Beleuchtung, eine temperaturgeregelte Umgebung und standardisierte Druckanwendung.
- Erfordert eine abgestimmte Zusammenarbeit zwischen Pharmakologie-, Physiologie- und Bildgebungsteams zur Einhaltung einheitlicher Protokolle.
- Muss die interindividuelle Variabilität in Hautpigmentierung, Dicke und basaler Perfusion berücksichtigen.
- Auf die Beurteilung oberflächlicher Gewebe begrenzt; nicht geeignet für die Untersuchung tiefer liegender Gewebe oder organspezifischer Perfusion ohne Anpassungen.
