Структурированная световая плетизмография
 | В этой статье есть несколько проблем. Пожалуйста, помогите улучшить его или обсудите эти проблемы на странице обсуждения . ( Узнайте, как и когда удалять эти шаблонные сообщения )
|
| Структурированная световая плетизмография | |
|---|---|
| Цель | неинвазивный метод сбора точных данных о движении грудной клетки и брюшной стенки. |
Технология структурированной световой плетизмографии (SLP) — это неинвазивный метод сбора точных изображений движений грудной клетки и брюшной стенки. Световой узор в шахматном порядке проецируется световым проектором на грудь человека. Движения сетки просматриваются двумя цифровыми камерами , оцифровываются и обрабатываются для формирования 3D-модели и могут быть исследованы для оценки функции легких . Система протестирована на более чем 70 взрослых людях (данные представлены на клинических собраниях). SLP прост в использовании, точен и экономически эффективен, самокалибровается и не требует использования пластиковых расходных материалов, что снижает стоимость, риск перекрестного заражения и углеродный след устройства . , проведенные совместно с Кембриджской ветеринарной школой, Исследования показали, что устройство достаточно чувствительно, чтобы неинвазивно фиксировать дыхательные движения домашних животных ( кошек и собак ).
Полностью « неинвазивный » метод с использованием структурированного света для измерения функции легких был разработан еще в середине 1980-х годов лондонской группой из Королевской больницы Бромптона, работающей в тесном сотрудничестве с IBM (1-4). В этой технике использовалось искажение с движением структурированного рисунка света для расчета объема или изменения объема текстурированной поверхности. В это время структурированный световой рисунок был пролит на поверхность передней части грудной клетки и брюшной стенки , а кадры с кинокамеры были сняты и отправлены в IBM для обработки. Цифровая информация использовалась для автоматического расчета объема ствола, положения любой точки на его поверхности и формы поперечного сечения на любом уровне. Группа обнаружила, что линейные размеры можно рассчитать с точностью до 0,5 мм, площадь поперечного сечения - с точностью до 5%, а объем - с точностью до 3-7%. Группа предположила, что измерения неинвазивными методами имеют достаточную точность, чтобы их можно было опробовать в клинической практике . Однако, вероятно, из-за технологические ограничения, обработка и хранение данных , методология так и не была коммерциализирована.
Независимо от группы Royal Brompton в 1980-х годах консорциум клиницистов и инженеров из Кембриджа (Великобритания) в 2009 году разработал систему, которая пересмотрела структурную световую картину как неинвазивный метод сбора точных изображений движений грудной клетки и брюшной стенки. Методика имеет несколько преимуществ: для определения поверхности грудной клетки или брюшной полости не требуются флуоресцентные маркеры, а при визуализации передней поверхности тела аппаратное обеспечение может быть сведено к минимуму до двух цифровых камер и цифрового проектора. Проектор освещает сетку черных и белых квадратов от верхнего гребня подвздошной кости до ключицы ; субъект может носить простую футболку любого цвета. Две цифровые камеры отображают сетку на груди и животе , а программное обеспечение извлекает 2 набора положений точек сетки в 2D-изображении, а стереозрение используется для реконструкции этих точек сетки для формирования трехмерного представления поверхности грудной клетки и брюшной стенки. Группа испробовала все, что угодно, от одной точки сетки до 2000, и в настоящее время работает примерно с 200–300. Объем грудной клетки рассчитывается на основе объема под реконструированной виртуальной поверхностью и может быть отображен в реальном времени. Калибровка внутренняя: относительное положение камер и форма объекта автоматически калибруются во время реконструкции; и внешне, поместив перед камерами объект эталонного размера. Это может быть лист бумаги известного размера, который, возможно, теперь перенесен в проецируемые точки внутри самой сетки. На данный момент группа собрала данные о 70 взрослых и 5 детях, а также собрала данные от небольших млекопитающие . Они сравнили одновременные измерения спокойного дыхания с последующим полным вдохом и форсированным выдохом с помощью пневмотахометра и SLP. Данные пневмотахометра были получены с помощью спирометра на ноутбуке и экспортированы для анализа с использованием программного обеспечения J-scope. Чрезвычайно хорошие корреляции были получены при спокойном дыхании и маневрах форсированного выдоха . Корреляция приливного дыхания составила 0,99 для отдельных наборов данных, а для n = 70 средняя корреляция составила 0,92 при стандартном отклонении 0,04. Для форсированного выдоха корреляция составила 0,98, средняя корреляция при n=70 составила 0,98 со стандартным отклонением 0,12. Для форсированных вдохов-выдохов коэффициенты корреляции пиковой скорости потока составили r² 0,84, ОФВ1 0,95, FEF75 0,76 и FEF50 0,69.
Результаты примера пациента
[ редактировать ]
SLP-сканирование здорового пациента
SLP-сканирование торакального пациента
SLP-сканирование больного пациента
Будучи абсолютно неинвазивным, SLP позволяет осуществлять мониторинг дыхания без необходимости использования маски или мундштука, что позволяет регистрировать нормальные особенности дыхания. Вывод данных можно настроить для сравнения выбранных интересующих областей, таких как грудь и живот. В дальнейшем анализе используются методы спектрального анализа для отслеживания тенденций и изменений дыхательной функции, а также изменений региональной динамики грудной клетки. Группа проводит ряд исследований.
Первое применение этой технологии для измерения спирометрии было разработано компанией PneumaCare Ltd (www.pneumacare.com). Устройство PneumaScan было разработано PneumaCare в партнерстве с Кембриджским университетом , Addenbrookes NHS Hospital Trust и Plextek Limited (ведущим устройством в Великобритании). консультации специалистов). Он способен регистрировать параметры спокойного дыхания и спирометрии и имеет функцию самокалибровки.
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]1. Оптическое картирование торако-абдоминальной стенки: А. Дж. Пикок, М. Д. Л. Морган, С. Гурли, С. Тертон, Д. М. Денсион. Отделение функции легких, больница Бромптон, Лондон, и Научный центр Великобритании, IBM, Winchester Thorax 1984 39: 93-100
2. Оптическое измерение изменения объема туловища при дыхании. Пикок А., Гурли А., Денисон Д. Bull Eur Physiopathol Respir. 1985 март-апрель;21(2):125-9.
3. Измерение грудной клетки человека с помощью структурированного освещения. JRT Льюис и Т. Сопвит. Письма о распознавании образов, том 4, выпуск 5, октябрь 1986 г., страницы 359-36.
4. Дж. Р. Т. Льюис, Т. Сопвит: Трехмерное измерение поверхности с помощью микрокомпьютера. Изображение Vision Comput. 4 (3): 159–166 (1986) 5. Структурированная световая плетизмография у младенцев и детей – пилотное исследование. Джульет Ашер-Смит, Ричард Уэрхэм, Дж. Ласенби, Дж. Кэмерон, П. Бридж, Р. Илс RCPCH York 2009 Arch Dis Child 2009; 94 (Приложение I): A38–A40
2. Структурированная световая плетизмография (SLP) в сравнении со спирометрией: Р. Уэрхэм, Дж. Ласенби, Дж. Кэмерон, П. Д. Бридж, Р. Айлс (Кембридж, Великобритания). Электронная связь: 350 ERS 2009.
3. Спектральный анализ сигналов дыхательного потока по данным спирометрии и новой системы структурированной световой визуализации. Питер Бридж1, Ричард Айлс1, Рич Уэрхэм2, Джонатан Кэмерон2, Джульет Ашер-Смит1, Уорд Хиллс3, Гарет Робертс3, Уиллем де Бур2, Джоан Ласенби2 Электронная связь: 1858 ERS 2009
4. Сравнение объемов форсированного выдоха, измеренных с помощью структурированной световой плетизмографии (SLP) и спирометрии Юджин Лау, Дуглас Брэнд, Питер Бридж, Ричард Айлс, Рич Уэрхэм, Джонатан Кэмерон, Джульет Ашер-Смит, Уорд Хиллс, Гарет Робертс, Виллем де Бур, Джоан Ласенби. БТС 2009 Торакс 2009;64:A51-A54
5. Сравнение спокойного дыхания со структурированной световой плетизмографией (SLP) и спирометрией Юджин Лау, Дуглас Брэнд, Питер Бридж, Ричард Айлс, Рич Уэрхэм, Джонатан Кэмерон, Джульет Ашер-Смит, Уорд Хиллз, Гарет Робертс, Виллем де Бур, Джоан Ласенби . БТС 2009 Торакс 2009;64:A51-A54
6. Спектральный анализ сигналов регионарного дыхательного потока с использованием структурированной световой плетизмографии: С. Ахмед1, П. Бридж2, Дж. Ашер-Смит2, Р. Уэрхэм3, Дж. Кэмерон3, Дж. Ласенби3, Р. Айлс2; 1Медицинская школа Кембриджского университета – Кембридж/Великобритания, 2Addenbrookes NHS Trust, Больницы Кембриджского университета – Кембридж/Великобритания, 3Кембриджский университет – Кембридж/Великобритания. ATS 2010 Am J Respir Crit Care Med 181;2010:A2170
7. Параметры приливного дыхания, измеренные с помощью структурированной световой плетизмографии (СЛП) и спирометрии: Д. Бранд1, Э. Лау1, Дж. Кэмерон2, Р. Уэрхем2, Дж. Ашер-Смит3, П. Бридж3, Дж. Ласенби2, Р. Айлс3; 1 Школа клинической медицины Кембриджского университета – Кембридж/Великобритания, 2 Кембриджский университет, инженерный факультет – Кембридж/Великобритания, 3 Addenbrookes NHS Trust, Больницы Кембриджского университета – Кембридж/Великобритания Am J Respir Crit Care Med 181;2010:A2171 ATS 2010
8. SLP: бесконтактный неинвазивный метод тестирования функции легких Ричард Айлс, Рич Уэрхэм, Джонатан Кэмерон, Джульет Ашер-Смит, Уорд Хиллс, Гарет Робертс, Виллем де Бур, Джоан Ласенби BMVC 2010
9. Структурированная световая плетизмография с пневмотахографией. Симпозиум: Физиологические пластыри и визиология: призрачное будущее функции легких? ЭРС 2010
10. Измерение легочных объемов в реальном времени с помощью оптической плетизмографии: Аспирантура: WS1 Образовательный практикум: Неинвазивная оценка функции дыхания у детей. ЭРС 2010