局部或周圍灌注是流行的臨床標(biāo)志，例如中心到腳趾的溫差，皮膚斑點(diǎn)和毛細(xì)血管的充盈時(shí)間，缺乏識(shí)別周圍灌注所需的敏感性和特異性。在過去的幾十年中，基于無創(chuàng)接觸的光學(xué)技術(shù)已越來越多地用于臨床環(huán)境中，以定量和定性評(píng)估周圍組織的血液灌注。具體而言，近紅外光譜法（NIRS）已用于測(cè)量組織氧合和血紅蛋白濃度，而脈搏血氧儀（PulseOx）通常用于測(cè)量動(dòng)脈血氧飽和度（SpO2）。激光多普勒血流儀（LDF）是另一種流行的方式，用于測(cè)量組織中的微循環(huán)血流量，尤其是評(píng)估傷口愈合和皮膚病研究。

然而，所有這些基于接觸的光學(xué)模態(tài)只能測(cè)量皮膚表面上特定位置（即接觸點(diǎn)）的血液灌注，并且它們的測(cè)量對(duì)探針的確切位置敏感。跨組織（如皮膚）的血液灌注的高空間變異性限制了這種基于單點(diǎn)接觸的方式的臨床應(yīng)用。

圖為增量血管阻塞實(shí)驗(yàn)的紅外熱像圖

在本研究中，開發(fā)了一種新型的基于紅外熱像儀的，多傳感器，運(yùn)動(dòng)魯棒性的血流灌注成像方式，可以可靠地測(cè)量皮膚表面或內(nèi)部組織周圍血流灌注的空間圖和時(shí)間趨勢(shì)。它既可以用作床邊患者監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，例如在ICU或手術(shù)室中，也可以作為手持紅外熱成像工具以可視化手術(shù)部位，傷口，和潰瘍。此外，在這項(xiàng)工作中，我們建議使用一種新穎的亮度不變光流算法，以在灌注成像過程中可靠地跟蹤和補(bǔ)償皮膚表面的運(yùn)動(dòng)。在本研究中，首次展示了使用亮度不變光流算法的新穎方法，在各種運(yùn)動(dòng)情況下，血液灌注估計(jì)的誤差可降低至10％以下。

在基于實(shí)驗(yàn)室的研究中，我們對(duì)各種膚色的健康參與者進(jìn)行了幾個(gè)受控的紅外熱成像血流阻塞實(shí)驗(yàn)。由于易于訪問和實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)單，我們將它的評(píng)估及其與競(jìng)爭(zhēng)方法的比較僅限于手掌區(qū)域。但是，可以輕松擴(kuò)展方法，以從其他身體部位（如面部，足部和腹部）獲取血液灌注圖。通過這些實(shí)驗(yàn)，我們證明它可以輕松檢測(cè)動(dòng)脈和靜脈血流阻塞，并識(shí)別不同水平的部分血流阻塞。

另外，紅外熱成像還可以潛在地用于使用連接到內(nèi)窺鏡或腹腔鏡的現(xiàn)有攝像機(jī)以最小的改動(dòng)從內(nèi)部組織獲取血液灌注圖。因此，它可用于微創(chuàng)手術(shù)中以可視化血液灌注，例如用于識(shí)別外科手術(shù)（例如腸切除術(shù)）和腸外科手術(shù)之后的吻合口衰竭，以及用于定位通常顯示明顯不同的血液灌注特征的癌組織。

參考資料：

Mayank Kumar, James W. Suliburk, Ashok Veeraraghavan, et al. Pulsecam: a camera-based, motion-robust and highly sensitive blood perfusion imaging modality. Scientific Reports. 10(4825):1-17, 2020.