Multispektrální zobrazování k posouzení ran u pacientů s periferním vaskulárním onemocněním

Onemocnění periferních cév (PVD) je časté onemocnění starších osob, které má za následek zhoršení průtoku krve do dolních končetin. V důsledku zhoršené perfuze tkáně mohou pacienti s PAD pociťovat bolest, sníženou zátěžovou kapacitu a ztrátu tkáně, přičemž někteří nakonec vyžadují amputaci. Celosvětově je onemocnění periferních tepen dolních končetin třetí hlavní příčinou aterosklerotické kardiovaskulární morbidity, která postihuje více než 200 milionů jedinců na celém světě. Onemocnění periferních cév se stává stále více rozšířeným se zvyšujícím se výskytem s věkem a celosvětově stárnoucí populací. V roce 2010 se odhadovalo, že počet lidí žijících s onemocněním periferních tepen se za poslední desetiletí zvýšil o 23,5 %. Ekonomická zátěž PVD je značná. Jen ve Spojených státech představuje PVD roční náklady související se zdravotní péčí více než 20 miliard USD. Konkrétně nehojící se rány představují významnou část těchto výdajů ve výši více než 3 miliardy dolarů ročně.

Požadavek na vývoj účinné metody pro charakterizaci životaschopnosti PVD ran vedl ke vzniku několika inovativních technik. Běžně používané diagnostické metody jsou kotník-pažní index (ABI), záznam pulzního objemu, duplexní ultrasonografie, žilní pletysmografie, rentgenová angiografie, počítačová tomografie a magnetická rezonance. Mnohé z těchto technik však postrádají schopnost třídit a adekvátně určit životaschopnost rány. Ankle brachial index (ABI) je jednou z nejběžnějších screeningových technik používaných ke stanovení přítomnosti PVD, ale postrádá citlivost při vytváření citlivé a specifické kategorizace ran jako životaschopných nebo neživotaschopných. ABI ukazuje na hemodynamicky významnou obstrukci, ale neměří průtok krve přímo. Dopplerovský ultrazvuk je další běžnou metodou, která může měřit arteriální průtok krve, nicméně některé skupiny naznačují, že průtok krve femorální arterií nemusí být přesnou hemodynamickou indikací svalové ischemie. Magnetická rezonanční spektroskopie je také novou technikou, která byla ověřena ve své aplikaci pro hodnocení PVD. Nové magnetické zobrazovací sekvence, jako je PIVOT (Perfuze, intravaskulární venózní saturace kyslíkem), kombinují MRI závislou na hladině kyslíku v krvi (BOLD) a arteriální spinové značení (ASL) ke komplexnímu posouzení tkáně. Navzdory silným stránkám, které slibují mnohé techniky MRI, zůstávají omezení klinického použití kvůli vysokým nákladům a dostupnosti zdrojů.

Rány dolních končetin vyvolané onemocněním periferních cév mají nedostatečnou perfuzi. V současné době existují tři hlavní přístupy ke zlepšení vaskulární perfuze v této oblasti: lékařská péče, otevřená chirurgie a endovaskulární chirurgie. Medikamentózní léčba spočívá v úpravě životního stylu a v léčbě přidružených rizikových faktorů, jako je kouření, diabetes mellitus, hyperlipidémie, hypertenze a hyperkoagulabilita. Zatímco v lékařské léčbě ran vyvolaných ischemií dolních končetin bylo dosaženo pokroku, revaskularizace velkých tepen zůstává současným standardem péče. Operace otevřeného bypassu se často používá k bypassu stenotických tepen a ke zlepšení perfuze ran na dolních končetinách. Během posledních dvou desetiletí se endovaskulární intervence objevila jako doplňková terapie, protože je minimálně invazivní a může mít nižší morbiditu a mortalitu. Kromě zlepšené perfuze ran dolních končetin lékařským managementem chirurgické intervence je nutná místní péče o rány, aby se urychlil proces hojení a zabránilo se infekci.

Přetrvává však potřeba účinných technologií třídění, které by lékařům pomohly rozhodnout, zda je potřeba chirurgické řešení. To by umožnilo včasné stanovení chirurgického versus konzervativního řešení a hospitalizovaného versus ambulantního řešení. Pokud je nutná operace, funkční výsledky pacienta se zlepší, pokud k ní dojde dříve. Také hospitalizace pacientů s chirurgickým zákrokem je extrémně nákladná. Ambulantní léčba pacientů s periferními vaskulárními ranami, které nevyžadují operaci, by výrazně snížila náklady spojené s chirurgickým zákrokem.

Spektroskopie blízkého infračerveného bodu (NIRS) neinvazivně měří průtok, koncentraci a okysličení hemoglobinu v arteriolách, kapilárách a venulách několik centimetrů hluboko ve tkáni. NIRS je pro pacienty bezpečný a pohodlný a dobře se hodí k měření markerů životaschopnosti u poranění periferních cévních onemocnění, včetně perfuze tkání, oxygenace a hemoglobinu. Dosud studie prokázaly platnost technologie NIRS u pacientů s onemocněním periferních tepen. Multispektrální infračervené zařízení (MSID) představuje důležitou evoluci stávajících zobrazovacích zařízení NIRS, která byla navržena pro klinické prostředí. MSID se stal komerčním zařízením vyráběným společností KENT imaging (Calgary, Kanada) poté, co několik testů na zvířatech a klinických studiích potvrdilo jeho použití. MSID je nová generace zobrazovacích zařízení NIR s vylepšenou přenosností a funkčností. MSID je schopen monitorovat mnoho proměnných, jako je cytochromoxidáza jako marker využití kyslíku v tkáních, saturace kyslíkem, perfuze a methemoglobin jako marker poškození volnými radikály. Výhodou MSID je jeho schopnost zohlednit barvu pleti. Melanin absorbuje světlo a zeslabuje množství NIR světla přijímaného kamerou. Zobrazovací zařízení Kent má jedinečné matematické algoritmy, které zohledňují obsah melaninu v kůži. V mnoha předchozích studiích provedených s technologií NIRS u PVD ran nebyl obsah melaninu považován za faktor, protože demografické skupiny pacientů byly převážně bělošské. V mnoha multikulturních městech, kde existuje široká variabilita obsahu melaninu u pacientů, jsou však korekce melaninu při zobrazování NIRS velmi důležité.

Pomocí této nové a klinicky použitelné technologie NIRS navržené pro PVD se tato studie snaží identifikovat životaschopné od neživotaschopných ran a určit závažnost rány při hodnocení indikace vaskulární intervence. Tato technologie je vhodná pro použití u pacientů s ranami, protože časy měření jsou krátké a pohyb subjektů není problémem. Jako takový má tento projekt v úmyslu použít novou technologii, která má schopnost rychle posoudit rány jako komplikaci PVD.