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最小化激光多普勒血流记录时间同时保持小波分析质量的方法学研究

期刊:ElsevierDOI:10.1016/j.sbi.2020.102094

这篇文档属于类型a,即报告了一项原创性研究。以下是对该研究的详细介绍:


主要作者及机构
本研究由Reynès C.、Vinet A.、Maltinti O.和Knapp Y.共同完成,他们均来自法国阿维尼翁大学(Avignon Université)的LAPEC EA4278实验室。研究于2020年发表在Elsevier旗下的期刊上,具体版本记录可通过链接访问。

学术背景
本研究属于微循环研究领域,具体聚焦于皮肤微血管血流灌注的监测。激光多普勒血流仪(Laser Doppler Flowmetry, LDF)是一种常用的无创技术,能够连续测量皮肤微血管血流灌注。通过对LDF信号进行小波分析(Wavelet Analysis, WA),可以推断出不同频段的血管张力及其相关的生理机制。然而,目前关于LDF信号的最低记录时长尚无明确指南,而较长的记录时间可能对受试者造成不便。因此,本研究旨在确定在保持小波分析质量的前提下,LDF记录的最短时长。

研究目标
本研究的主要目标是确定在不同解剖部位(前臂和足背)进行LDF记录时,针对不同低频段(肌源性、神经源性和内皮源性)的最低记录时长,以便在保证数据质量的同时,减少对受试者的负担。

研究流程
研究分为以下几个步骤:
1. 受试者招募
研究纳入了65名健康、非吸烟者(34名男性和31名女性,平均年龄34岁)。受试者需在20至60岁之间,无心血管或内分泌疾病,且未服用任何药物。
2. 微血管评估
评估在一个安静、温度控制的房间(22-24°C)中进行。受试者在评估前需平躺休息20分钟,并在评估前两小时禁食,24小时内避免摄入咖啡因和剧烈运动。使用Periflux 5000 LDF系统(Perimed, Sweden)进行皮肤微血管灌注的连续记录,记录频率为32Hz。
3. 数据记录与处理
记录持续20分钟,随后每分钟截取一次信号,并与20分钟的参考记录进行比较。使用Matlab R2019a进行小波变换,计算时间-频率功率谱,并将其分为五个频段:内皮源性(0.0095–0.02 Hz)、神经源性(0.02–0.06 Hz)、肌源性(0.06–0.15 Hz)、呼吸源性(0.15–0.4 Hz)和心源性(0.4–1.6 Hz)。
4. 统计分析
使用Wilcoxon配对检验和Spearman秩相关系数分析不同记录时长与20分钟参考记录之间的差异。通过Passing-Bablok回归分析确定最低记录时长。

主要结果
1. 最低记录时长
在前臂,肌源性、神经源性和内皮源性频段的最低记录时长分别为10分钟、15分钟和10分钟;在足背,神经源性和内皮源性频段的最低记录时长为13分钟。
2. 性别差异
男性在所有频段的最低记录时长均可缩短至10分钟,而女性在足背的神经源性频段需15分钟。
3. 相关性分析
Spearman相关系数表明,所有测试记录时长与20分钟参考记录之间均存在显著的高相关性(p < 0.0001)。
4. Passing-Bablok回归分析
分析结果显示,在不同频段和解剖部位,10至15分钟的记录时长足以替代20分钟的参考记录。

结论
本研究的主要结论是,在前臂进行15分钟、在足背进行13分钟的LDF记录,足以在低频段保持高质量的小波分析。这一发现为减少研究中对受试者的负担提供了重要依据,尤其是在需要长时间记录或受试者难以保持静止的情况下。此外,研究还表明,针对特定频段(如肌源性频段),记录时长可进一步缩短至10分钟。

研究意义
1. 科学价值
本研究首次系统地确定了LDF记录的最低时长,填补了该领域的研究空白,为未来的微循环研究提供了重要参考。
2. 应用价值
研究结果可直接应用于临床和科研实践,帮助优化LDF记录流程,减少对受试者的不便,特别是在需要多次评估或受试者难以保持静止的情况下。

研究亮点
1. 创新性方法
本研究采用小波分析和Passing-Bablok回归相结合的方法,系统地评估了不同记录时长的数据质量,方法新颖且具有较高的可靠性。
2. 多维度分析
研究不仅考虑了不同频段和解剖部位,还分析了性别差异,提供了更全面的数据支持。
3. 实际应用价值
研究结果可直接指导临床和科研实践,具有较高的应用价值。

其他有价值的内容
研究还探讨了不同解剖部位(前臂和足背)在微血管调节机制上的差异,并指出这些差异可能与局部血流动力学和神经调节有关。此外,研究还提到未来应进一步验证这些结果在病理人群中的适用性。


以上是对该研究的全面介绍,希望能够为相关领域的研究者提供有价值的参考。

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