用红外热像仪检测血流阻塞

局部或周围灌注是流行的临床标志，例如中心到脚趾的温差，皮肤斑点和毛细血管的充盈时间，缺乏识别周围灌注所需的敏感性和特异性。在过去的几十年中，基于无创接触的光学技术已越来越多地用于临床环境中，以定量和定性评估周围组织的血液灌注。具体而言，近红外光谱法（NIRS）已用于测量组织氧合和血红蛋白浓度，而脉搏血氧仪（PulseOx）通常用于测量动脉血氧饱和度（SpO2）。激光多普勒血流仪（LDF）是另一种流行的方式，用于测量组织中的微循环血流量，尤其是评估伤口愈合和皮肤病研究。

然而，所有这些基于接触的光学模态只能测量皮肤表面上特定位置（即接触点）的血液灌注，并且它们的测量对探针的确切位置敏感。跨组织（如皮肤）的血液灌注的高空间变异性限制了这种基于单点接触的方式的临床应用。

图为增量血管阻塞实验的红外热像图

在本研究中，开发了一种新型的基于红外热像仪的，多传感器，运动鲁棒性的血流灌注成像方式，可以可靠地测量皮肤表面或内部组织周围血流灌注的空间图和时间趋势。它既可以用作床边患者监护系统，例如在ICU或手术室中，也可以作为手持红外热成像工具以可视化手术部位，伤口，和溃疡。此外，在这项工作中，我们建议使用一种新颖的亮度不变光流算法，以在灌注成像过程中可靠地跟踪和补偿皮肤表面的运动。在本研究中，首次展示了使用亮度不变光流算法的新颖方法，在各种运动情况下，血液灌注估计的误差可降低至10％以下。

在基于实验室的研究中，我们对各种肤色的健康参与者进行了几个受控的红外热成像血流阻塞实验。由于易于访问和实验简单，我们将它的评估及其与竞争方法的比较仅限于手掌区域。但是，可以轻松扩展方法，以从其他身体部位（如面部，足部和腹部）获取血液灌注图。通过这些实验，我们证明它可以轻松检测动脉和静脉血流阻塞，并识别不同水平的部分血流阻塞。

另外，红外热成像还可以潜在地用于使用连接到内窥镜或腹腔镜的现有摄像机以最小的改动从内部组织获取血液灌注图。因此，它可用于微创手术中以可视化血液灌注，例如用于识别外科手术（例如肠切除术）和肠外科手术之后的吻合口衰竭，以及用于定位通常显示明显不同的血液灌注特征的癌组织。

参考资料：

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.