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

然而，所有這些基于接觸的光學模態只能測量皮膚表面上特定位置（即接觸點）的血液灌注，并且它們的測量對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接觸的方式的臨床應用。

圖為增量血管阻塞實驗的紅外熱像圖

在本研究中，開發了一種新型的基于紅外熱像儀的，多傳感器，運動魯棒性的血流灌注成像方式，可以可靠地測量皮膚表面或內部組織周圍血流灌注的空間圖和時間趨勢。它既可以用作床邊患者監護系統，例如在ICU或手術室中，也可以作為手持紅外熱成像工具以可視化手術部位，傷口，和潰瘍。此外，在這項工作中，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償皮膚表面的運動。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，在各種運動情況下，血液灌注估計的誤差可降低至10％以下。

在基于實驗室的研究中，我們對各種膚色的健康參與者進行了幾個受控的紅外熱成像血流阻塞實驗。由于易于訪問和實驗簡單，我們將它的評估及其與競爭方法的比較僅限于手掌區域。但是，可以輕松擴展方法，以從其他身體部位（如面部，足部和腹部）獲取血液灌注圖。通過這些實驗，我們證明它可以輕松檢測動脈和靜脈血流阻塞，并識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窺鏡或腹腔鏡的現有攝像機以最小的改動從內部組織獲取血液灌注圖。因此，它可用于微創手術中以可視化血液灌注，例如用于識別外科手術（例如腸切除術）和腸外科手術之后的吻合口衰竭，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.