Perfusione Avanzata e Saturazione di Ossigeno (EPOS)

Perfusione e ossigenazione tissutale e loro variazioni temporali

Nel sistema EPOS PF 6000 sono state integrate con successo la flussimetria laser Doppler (LDF) e la spettroscopia a riflettanza diffusa (DRS), che consentono misurazioni accurate del flusso ematico e della saturazione di ossigeno nel microcircolo. Ciò apre nuove possibilità di studio per comprendere l’evoluzione di malattie complesse come il diabete grave e altri eventi fisiologici che coinvolgono il flusso ematico e l’ossigenazione.

Il principale vantaggio di questa nuova tecnologia è che presenta la perfusione ematica in unità assolute, non solo qualitativamente come quando si utilizza un laser Doppler standard. Distingue inoltre diverse velocità di flusso ematico di perfusione. Ad esempio, consente di differenziare il lento flusso nutritivo, essenziale per tutte le cellule viventi nel corpo, da un flusso più veloce che ha scopo di solo trasporto. Inoltre, è possibile studiare la correlazione tra la velocità di flusso e la saturazione di ossigeno dei globuli rossi (RBC), rivelando informazioni sull’erogazione di ossigeno e sull’assorbimento nel tessuto circostante. Per stimare i parametri microcircolatori, viene impiegata un’esclusiva analisi basata su modelli di misure multimodali. Il modello di tessuto multistrato è adattato ai segnali misurati in tempo reale e i seguenti parametri sono ottenuti dal modello adattato:

  • Saturazione dell’ossigeno RBC (%)
  • Frazione di tessuto RBC: grammo RBC/100 grammi di tessuto (%)
  • Velocità di perfusione: grammo RBC/100 grammi tessuto × mm/secondi (% RBC x mm/secondo). Tre diverse regioni di velocità: <1 mm/secondo, da 1 a 10 mm/secondo e > 10 mm/secondo
  • Profondità di misurazione (mm)

Le figure mostrano un esempio dei parametri di uscita durante un test di iperemia reattiva post-occlusiva sulla cute dell’avambraccio.

Speed resolved perfusion
Oxygen saturation and RBC tissue fraction

Esempio di misurazione di iperemia reattiva post-occlusiva sulla cute dell’avambraccio con 5 minuti di linea di base, 5 minuti di occlusione brachiale (250 mmHg, area ombreggiata) e 5 minuti di fase di riperfusione.
(A) Velocità di perfusione
(B) Saturazione dell’ossigeno RBC e frazione di tessuto RBC

Il sistema EPOS PF 6000 è costituito da un’unità principale (unità principale PF 6000) dotata di un’unità di spettroscopia (unità di spettroscopia PF 6060) e un’unità di monitoraggio laser Doppler accessiorata di controllo della temperatura (PPM 6010 LDPM / Temp Unit). Inoltre, è necessario disporre di una sonda a fibra ottica appositamente dedicata che integri le modalità DRS e LDF. La sonda include la funzionalità di riscaldamento. Può essere aggiunta un’unità opzionale (PF 6050 Pressure Unit) per studiare con precisione le risposte di iperemia post-occlusiva, e un’unità tcpO2 (PF 6040 tcpO2 unità) per le registrazioni simultanee di pressione di ossigeno transcutaneo. Un software dedicato (EPOS Manager) è disponibile per il l’utilizzo e la valutazione dei dati.

NOTA: L’uso di questo strumento è previsto in USA e in Cina a fini di ricerca. Il lancio di PF 6000 EPOS è previsto in Europa per il 2020.

Il PF6000 EPOS è stato sviluppato in collaborazione con I ricercatori del Dipartimento di Ingegneria Biomedica.dell’Universtià di Linköping (Svezia), con il supporto di VINNOVA – Agenzia Svedese per l’innovazione.

Bibliografia

Bibliografia

  • Inverse Monte Carlo in a multilayered tissue model: merging diffuse reflectance spectroscopy and laser Doppler flowmetry. Fredriksson I, Burdakov O, Larsson M and Strömberg T. Journal of Biomedical Optics. 18(12), 2013.    
  • Oxygen saturation, red blood cell tissue fraction and speed resolved perfusion – A new optical method for microcirculatory assessment. Jonasson H, Fredriksson I, Pettersson A, Larsson M, Strömberg T. Microvascular Research. 102, 2015.    
  • Skin microvascular endothelial dysfunction is associated with type 2 diabetes independently of microalbuminuria and arterial stiffness. Jonasson H, Bergstrand S, et al. Diabetes and Vascular Disease Research. 14(4), 2017.    
  • The relationship between forearm skin speed-resolved perfusion and oxygen saturation, and finger arterial pulsation amplitudes, as indirect measures of endothelial function. Bergstrand S, Morales M-A, Coppini G, Larsson M, Strömberg T. Microcirculation. 25(2), 2018.    
  • In vivo characterization of light scattering properties of human skin in the 475- to 850-nm wavelength range in a Swedish cohort. Jonasson H, Fredriksson I, Bergstrand S, Östgren CJ, Larsson M, Strömberg T. Journal of Biomedical Optics. 23(12), 2018.    
  • Temporal and spatiotemporal variability in comprehensive forearm skin microcirculation assessment during occlusion protocols. Strömberg T, Sjöberg F, Bergstrand S. Microvascular Research. 113, 2017.    
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