Klinická validace „ručního“ fluorescenčního digitálního zobrazovacího zařízení pro aplikace v péči o rány

Úvod a zdůvodnění:

Péče o rány je velkou klinickou výzvou a představuje obrovskou zátěž pro zdravotní péči na celém světě. Jak se rány (chronické i akutní) hojí, dochází v místě rány k řadě klíčových biologických změn na tkáňové a buněčné úrovni. Mezi ně patří zánět, reformace epidermální bariéry a remodelace pojivové tkáně v dermis. Běžnou hlavní komplikací vznikající během procesu hojení rány, který se může pohybovat v řádu dnů až měsíců, je však bakteriální infekce. To může vést k vážnému narušení procesu hojení a vést k významným komplikacím, zejména u chronických nehojících se ran. V současné době standardní péče o ránu zahrnuje sledování možné infekce přímou vizuální kontrolou pod bílým světlem a odběrem vzorků k analýze v laboratoři, což trvá přibližně dva dny, než se získá výsledek. Kvalitativní vizuální hodnocení však poskytuje pouze hrubý pohled na místo rány (tj. přítomnost hnisavého materiálu a krust), ale neposkytuje kriticky důležité informace o základních změnách, které se vyskytují na tkáňové a buněčné úrovni (tj. remodelace, zánět a nekróza).

Všechny chronické rány obsahují bakterie. Ale to, zda je rána v bakteriální rovnováze (kontaminace organismy na povrchu nebo kolonizace organismy ve tkáni uspořádanými do mikrokolonií, aniž by došlo k poškození), nebo bakteriální nerovnováha (kritická kolonizace a infekce), má pro hojení prvořadý význam. Je důležité poznamenat, že v chronické ráně existuje kontinuum bakteriální přítomnosti postupující od bakteriální rovnováhy k bakteriálnímu poškození. Diagnóza infekce je typicky stanovena klinicky na základě známek a symptomů v místním spodině rány a kolem něj, v hlubších strukturách a v okolní kůži. Přítomnost a závažnost bakteriální infekce je typicky diagnostikována na základě klinického vzhledu rány pod bílým světlem (tj. bolest, hnisavý exsudát, krusty, otok, erytém, teplo). Hlavním problémem je, že bakteriální kontaminaci uvnitř a kolem rány nelze určit přímo vizualizací samotných bakterií pod bílým světlem, ale je založena na klinických příznacích a symptomech způsobených bakteriální kontaminací a/nebo infekcí v ráně (tj. hnisavý exsudát, krusty, otoky, erytém, horko).

Remodelace a hojení pojivových tkání v ranách zahrnuje současnou syntézu a degradaci kolagenových fibril. Tyto bakterie zahrnují běžné druhy, které se typicky nacházejí v místech poranění (tj. druhy Staphylococcus a Pseudomonas). Bakteriální výtěry se odebírají v době vyšetření rány a mají tu výhodu, že umožňují identifikaci specifických bakteriálních/mikrobiálních druhů a kvantifikaci bakteriální zátěže. Často se však z místa rány náhodně odebírá více výtěrů, které nejsou cílené, a některé techniky výtěru mohou během procesu odběru rozšířit mikroorganismy po ráně, a tím ovlivnit dobu hojení pacienta a morbiditu. To může být problém zejména u velkých chronických (nehojících se) ran, kde je výtěžnost detekce přítomnosti bakterií suboptimální, a to i přes odběr více stěrů. Kromě toho, výsledky bakteriologické kultivace často trvají asi 2-4 dny, než se vrátí z laboratoře, což významně zpožďuje diagnostiku a léčbu. Bakteriální výtěry tedy neposkytují detekci infekčního stavu ran v reálném čase. Kromě toho, i když se výtěr z rány zdá být jednoduchý, může vést k nevhodné léčbě, nemocnosti pacientů a prodloužení doby hospitalizace, pokud se neprovádí správně. Metoda založená na obrazu, která umožňuje sledování hojení ran v reálném čase, zejména časnou remodelaci dermální pojivové tkáně a přítomnost bakteriální kontaminace a/nebo infekce v průběhu času, by mohla mít významný klinický dopad.

Autofluorescenční zobrazování se v gastroenterologii používá k zobrazení kolagenové i bakteriální fluorescence v klinických studiích. Chceme rozšířit použití technologie tkáňového autofluorescenčního zobrazování na péči o rány a management, abychom během procesu hojení v reálném čase poskytli biologicky relevantní informace o místě rány na tkáňové a biomolekulární úrovni. Při použití k hodnocení ran může autofluorescence tkáně pomoci při stanovení stupně hojení ran a přítomnosti bakteriální infekce. Při předběžném preklinickém testování jsme zjistili, že když jsou rány osvětleny specifickou kombinací vlnových délek excitačního světla, endogenní tkáňové složky vysílají charakteristický fluorescenční signál, zatímco bakterie vydávají jedinečný fluorescenční signál.

Nedávno jsme vyvinuli inovativní platformu optického molekulárního zobrazování založenou na technologiích fluorescence a bílého světla s vysokým rozlišením v ručním režimu, v reálném čase, s vysokým rozlišením, neinvazivní (např. bezkontaktní) formát. Tento vynález poprvé nabízí detekci důležitých biologických a molekulárních informací o ráně v reálném čase a mohl by mít významný dopad na zlepšení konvenční péče o rány a managementu. Na základě rozsáhlého předklinického testování má navrhovaná technologie schopnost shromažďovat autofluorescenční snímky ran a detekovat přítomnost a relativní změny v obsahu pojivové tkáně a biodistribuci zapojených do hojení ran. Dokáže také detekovat nejčasnější náznaky bakteriální/mikroorganismové kontaminace v ráně (které jsou okultní podle standardního bílého světla vizuálního hodnocení), a tak poskytuje míru infekčního stavu. To by mohlo významně ovlivnit klinickou péči o rány a management i) snížením komplikací spojených s nezdařenou detekcí bakteriální infekce, ii) usnadněním obrazem řízených výtěrů/biopsií a iii) sledováním hojení ran v průběhu času. Kompaktní a přenosný design platformy zobrazovacího zařízení ji navíc činí ideální pro prostředí klinické péče o rány i pro použití v místě péče při návštěvách domácí zdravotní péče.

Studijní cíle a specifické cíle

Primárním cílem této klinické studie je vyhodnotit použití a účinnost naší „ruční“ platformy fluorescenčního digitálního zobrazovacího zařízení pro neinvazivní klinické sledování chronických ran v reálném čase z hlediska hojení a bakteriální kontaminace/infekčního stavu v průběhu času. To nám umožní určit, zda zařízení dokáže detekovat a longitudinálně sledovat vnitřní změny, které mohou nastat během procesu hojení rány, včetně, ale bez omezení, remodelace kolagenu a bakteriální infekce v místě rány.

Jako sekundární cíl si přejeme získat cenná data koncových uživatelů o klinické využitelnosti zařízení v prostředí ranní kliniky. Tyto informace budou použity k optimalizaci následných verzí zařízení během vývoje produktu.

A co je nejdůležitější, doufáme, že přesvědčivě ověříme přidanou hodnotu, kterou toto zobrazovací zařízení přináší do tradiční praxe péče o rány, a do jaké míry změní zlatý standard.

Konkrétní cíle:

1. Určit, zda fluorescenční zobrazovací zařízení dokáže detekovat změny v pojivové tkáni v průběhu času, které lze korelovat s hojením rány nebo remodelací ve srovnání se změnami velikosti rány v průběhu času.
2. Ke stanovení účinnosti fluorescenčního zobrazovacího zařízení při detekci přítomnosti (nebo kontaminace) bakterií v ráně a jejím okolí (včetně infekce) ve srovnání se standardními metodami nejlepší praxe (např. vizualizace bílého světla a klinické příznaky a symptomy s výtěrem a bakteriologií jako „zlatým standardem“).
3. Identifikovat vztahy mezi autofluorescenčním zobrazením tkání a bakterií v ranách (včetně okraje rány) a následujícími: i) klinickými příznaky infekce, ii) mikrobiální zátěží (tj. počet organismů na gram tkáně rány) a iii) diverzita mikrobiálních druhů v ráně (tj. počet různých druhů izolovaných na ránu) a Gramův znak.