Optimisation de la perfusion et de la saturation en oxygène (EPOS)

Perfusion quantitative à résolution de vitesse et saturation en oxygène

Dans le système PF 6000 EPOS, la fluxmétrie laser Doppler (FLD) et la spectroscopie par réflectance diffuse (DRS) ont été intégrées avec succès, permettant des mesures précises du flux sanguin et de la saturation en oxygène dans la microcirculation. Ceci ouvre des possibilités inexplorées pour l’étude et la compréhension de l’évolution de maladies complexes telles que le diabète sévère et d’autres événements physiologiques impliquant le flux sanguin et l’oxygénation.

Le principal avantage de cette nouvelle technologie est la présentation de la perfusion sanguine en unités absolues, et plus seulement d’ordre qualitatif comme lors de l’utilisation du laser Doppler standard. De plus, elle distingue les différentes vitesses au sein du flux sanguin—on parle de perfusion à résolution de vitesse. Par exemple, elle permet de distinguer entre le flux nutritif lent, essentiel pour toutes les cellules vivantes de l’organisme, et le flux plus rapide qui n’a qu’une fonction de transport. De plus, il est possible d’étudier la corrélation entre la vitesse du flux et la saturation en oxygène des globules rouges (GR) et d’obtenir ainsi des informations sur l’approvisionnement en oxygène et son absorption dans les tissus environnants. Pour l’estimation des paramètres de microcirculation, une analyse unique basée sur un modèle de mesures multimodales est employée. Le modèle tissulaire multicouche est adapté aux signaux mesurés en temps réel et les paramètres suivants sont obtenus avec le modèle adapté :

  • Saturation en oxygène des GR (%)
  • Fraction tissulaire de GR : GR en g / 100 g de tissu (%)
  • Perfusion à résolution de vitesse : GR en g / 100 g de tissu × mm/s (% GR x mm/s).
    Trois zones différentes de vitesse : < 1 mm/s, 1 à 10 mm/s et > 10 mm/s
  • Profondeur de mesure (mm)

Les figures montrent un exemple de paramètres de sortie pendant un test d’hyperémie réactive post-occlusive sur la peau de l’avant-bras.

Speed resolved perfusion
Oxygen saturation and RBC tissue fraction

Exemple de mesure d’hyperémie réactive post-occlusive sur la peau de l’avant-bras avec référence à 5 min, occlusion brachiale à 5 min (250 mmHg, zone foncée) et phase de reperfusion à 5 min.
(A) Perfusion à résolution de vitesse
(B) Saturation en oxygène des GR et fraction tissulaire de GR

Le système PF 6000 EPOS comprend un module principal (module principal PF 6000) équipé d’un module de spectroscopie (module de spectroscopie PF 6060) et d’un module de monitorage laser Doppler combiné avec un module de contrôle de la température (LDPM/module thermique PF 6010). De plus, une sonde en fibre optique dédiée intégrant les modalités DRS et FLD est requise. La sonde inclut une fonction de chauffage. Par ailleurs, il est possible d’ajouter un module de pression (module de pression PF 6050) en option pour permettre l’étude précise des réponses hyperémiques post-occlusives, et un module tcpO2 (module PF 6040 tcpO2) pour l’enregistrement simultané de la pression de l’oxygène transcutané. Un logiciel dédié (EPOS Manager) est disponible pour la gestion et l’évaluation des données.

Remarque : cet instrument est dépourvu du marquage CE et son exploitation est aux risques de l’utilisateur.


Le système PF 6000 EPOS a été développé en coopération avec des chercheurs du département d’ingénierie biomédicale de l’Université de Linköping (Suède), avec le soutien de Vinnova, l’agence suèdoise pour l’innovation.

Références

References

  • Inverse Monte Carlo in a multilayered tissue model: merging diffuse reflectance spectroscopy and laser Doppler flowmetry. Ingemar Fredriksson, Oleg Burdakov, Marcus Larsson and Tomas Strömberg. 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. Hanna Jonasson, Ingemar Fredriksson, Anders Pettersson, Marcus Larsson, Tomas Strömberg. 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. Microcirculation. Bergstrand S, Morales M-A, Coppini G, Larsson M, Strömberg T. 2018;25(2).    
  • 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.    
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