Hand-held advanced functional imager for assessing local tissue oxygenation

用于评估局部组织氧合的手持式高级功能成像仪

基本信息

  • 批准号:
    8881787
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 15万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2015
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2015-03-01 至 2015-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

 DESCRIPTION (provided by applicant): We propose development of an advanced functional imager to assess red blood cell (RBC) transfusion. The prototype will be tested in a functional phantom during this SBIR Phase I project. The key features of the imager are the ability to quantify local tissue oxygenation with a handheld probe for easy tissue access. Our preliminarily market research indicates a strong demand for such instrument to help physicians effectively perform RBC transfusion, which is the most common inpatient hospital procedure. We hypothesize that non-invasive technology capable of providing repeated 3-D functional maps of tissue microvessels with diameters between 20-50 µm, where oxygen starts diffusing to the parenchymal tissues, will significantly decrease morbidity and mortality in RBC transfusion. Such technology has the potential to guide procedures by providing favorable information about optimal transfusion threshold, as well as evaluation of RBCs degradation with storage time and conditions. Current imaging technologies used to assess RBC transfusion include: Sidestream Dark Field (SDF), Orthogonal Polarization Spectral (OPS) and Near Infrared Spectroscopy (NIRS) do not provide 3-D maps of microvascular blood oxygenation and flow in a single microvessel with diameter 20-50 µm. SDF and OPS provide 2-D non-depth-resolved angiography and blood flow microvasculature information, thus missing the oxygenation information and arterioles and venules discrimination. The NIRS provides average arterial oxygenation information from a few square mm area and thus misses oxygen extraction, blood flow and spatial resolution. We propose to fill this gap with the proposed imaging technology for RBC transfusion assessment by combining multifunctional optical coherence tomography (OCT) and OPS in a single hand- held device. OPS offers real-time 2-D microvasculature map for user guidance purposes while multifunctional OCT provides 3-D microvasculature angiography and maps of blood flow and hemoglobin oxygen (O2) saturation (SO2) in single arterioles and venules as well as O2 extraction and relative oxygen consumption. We believe our approach provides the needed performance to solve a critical problem and a clear path to successful commercialization. This project will have strong social impact by providing critical clinical information to improve patient outcomes. Quantitative imaging of local tissue oxygen delivery and consumption will not only improve RBC transfusion outcome but has a great potential to decrease morbidity and mortality in many devastating diseases with vascular etiology including a variety of malignant, inflammatory, ischemic, infectious and immune disorders.
 描述(由申请人提供):我们建议开发一种先进的功能成像仪来评估红细胞(RBC)输注,该原型将在该 SBIR 第一阶段项目中在功能模型中进行测试。该成像仪的主要特点是能力。我们的初步市场研究表明,对这种仪器的强烈需求可以帮助医生有效地进行红细胞输血,这是我们发现的最常见的住院手术。非侵入性技术能够提供直径在 20-50 µm 之间的组织微血管的重复 3D 功能图,其中氧气开始扩散到实质组织,将显着降低红细胞输血的发病率和死亡率。通过提供有关最佳输血阈值的有利信息以及评估红细胞随储存时间和条件的退化而进行的程序,目前用于评估红细​​胞输血的成像技术包括:侧流暗场(SDF)、正交偏振光谱 (OPS) 和近红外光谱 (NIRS) 不提供直径为 20-50 µm 的单个微血管中的微血管血氧和血流的 3D 图,而 OPS 提供 2D 非深度分辨血管造影。 NIRS 提供了平均动脉氧合信息,因此缺少氧合信息以及小动脉和小静脉的区分。我们建议通过将多功能光学相干断层扫描 (OCT) 和 OPS 结合在一起,用所提出的用于红细胞输血评估的成像技术来填补这一空白。 OPS 提供实时 2-D 微血管图以供用户指导,而多功能 OCT 则提供 3-D 微血管血管造影以及血流和血红蛋白氧 (O2) 饱和度图。我们相信,我们的方法提供了解决关键问题所需的性能,并为成功商业化提供了明确的途径,通过提供关键的临床服务,将产生强大的社会影响。局部组织氧输送和消耗的定量成像不仅可以改善红细胞输注结果,而且具有降低许多具有血管病因的破坏性疾病(包括各种恶性、炎症、缺血、感染和免疫性疾病。

项目成果

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