Stanovení normálních rozsahů mikrocirkulační funkce, jak je stanoveno zobrazením CytoCam-IDF

Pozadí

Sepse je vysoce heterogenní chorobný stav způsobený dysregulovanou reakcí hostitele na systémovou infekci s nekontrolovanými prozánětlivými a protizánětlivými procesy vedoucími k poškození kolaterální tkáně a potlačení imunity.

Sepse představuje celosvětově významnou zdravotní zátěž, přičemž ve Spojeném království se úmrtí připisuje přibližně 44 000 ročně. Rychlá léčba řízená mezinárodně schválenými pokyny pro léčbu zlepšuje výsledky sepse. Včasná diagnóza sepse však zůstává obtížná, současná diagnostická kritéria spoléhají na přítomnost orgánové dysfunkce a narušení makrohemodynamických proměnných. V okamžiku diagnózy je mortalita vyšší než 10 %. V současné době neexistují žádná specifická kritéria pro diagnostiku sepse na základě základních patofyziologických abnormalit, konkrétně na hodnocení mikrocirkulace.

Mikrocirkulace při sepsi

Mikrocirkulaci tvoří hustá síť arteriol, kapilár a venul, jejichž průměr je menší než 150 um. Jeho funkcí je dodávat živiny a kyslík pro aerobní metabolismus a redukovat buněčné odpadní produkty.

Sepse postihuje všechny prvky mikrocirkulace, přičemž v patofyziologii těžké sepse a septického šoku hraje důležitou roli mikrocirkulační dysfunkce. Sepse je spojena se sníženou hustotou kapilár a zvýšenou heterogenitou perfuze vedoucí ke snížení dodávky kyslíku, tkáňové hypoxii a následně dysfunkci orgánů. Změny v mikrocirkulační funkci mohou předcházet tradičním diagnostickým rysům sepse a poskytují dřívější informace o pacientech, u kterých se rozvine těžká sepse a multiorgánové selhání. Rozpoznání sepse v tomto časném stadiu by umožnilo okamžitou léčbu zaměřenou na obnovení homeostázy mikrocirkulace, a tím ke změně progrese onemocnění.

Řada studií prokázala, že zlepšení mikrocirkulační funkce po časné resuscitaci je spojeno se snížením orgánové dysfunkce a ti pacienti, jejichž mikrocirkulace se po resuscitaci nezlepší, mají horší výsledky. Navzdory uznání důležitosti mikrocirkulace u sepse se současné cílené cíle spoléhají na monitorování a obnovu globálních měření kardiovaskulárních/orgánových funkcí (např. srdeční frekvence, krevní tlak, výdej moči, laktát), částečně proto, že mikrocirkulace je v klinické praxi obtížně sledovatelná. Zlepšení makrohemodynamických proměnných však nezaručuje obnovení mikrocirkulační homeostázy. Klinické hodnocení mikrocirkulační funkce je v současnosti odvozeno z měření vedlejších produktů vznikajících v důsledku zhoršené oxygenace/metabolismu, jako je laktát a oxid uhličitý.

Videomikroskopické techniky pro hodnocení mikrocirkulace

Videomikroskopické techniky poskytují in-vivo vizualizaci mikrocirkulace, což umožňuje přímé měření hustoty kapilár, perfuze a dynamiky proudění. Až donedávna byly tyto techniky, které zahrnovaly ortogonální polarizační spektrální (OPS) zobrazování a boční tmavé pole (SDF), klinicky nedostupné kvůli jejich objemné povaze, výstupu závislému na operátorovi a časově náročné offline analýze.

Nedávno byl vyvinut ruční mikroskop třetí generace (CytoCam-IDF, Braedius Medical, NL), využívající osvětlení Incident Dark Field (IDF). Zařízení obsahuje automatizovanou digitální analýzu obrazu v reálném čase v kombinaci s objektivy s vysokým rozlišením a počítačem řízeným obrazovým snímačem pro lepší rozlišení. CytoCam je také vybaven novým mechanismem kvantitativního zaostřování s integrovaným systémem měření vzdálenosti, přičemž jakmile je hloubka zaostření stanovena pro konkrétního pacienta, lze provádět sériová měření, aniž byste museli ručně upravovat zaostření, což zlepšuje rychlost a snadnost měření. Toto nové zařízení funguje dobře ve srovnání s předchozími zařízeními a poskytuje zlepšený kontrast a ostrost obrazu, což umožňuje vizualizaci zvýšeného počtu mikrocév.

Rozhodující je, že CytoCam je vybavena softwarem na míru, který umožňuje ukládat a analyzovat snímky automaticky v místě jejich pořízení. Monitorování mikrocirkulace není nová technika, ale kombinace uživatelsky přívětivé ergonomie, přesného získávání obrazu a automatizované analýzy otevírá toto potenciálně užitečné přímé měření mikrocirkulační funkce do klinické praxe u lůžka.

Analýza sublingvální mikrocirkulace Diskuse u kulatého stolu v roce 2006 mezi odborníky v oboru se snažila objasnit rysy, které by měly být zahrnuty do mikrocirkulační analýzy, se závěrem, že hodnocení mikrocirkulace by mělo zahrnovat měření vaskulární hustoty, hodnocení kapilární perfuze a heterogenity. index (v nádobách

Tyto měřené proměnné jsou:

Microvascular Flow Index (MFI) - Kvalita perfuze Obraz rozdělený do kvadrantů. Každému kvadrantu je přiřazeno číslo podle převládajícího typu toku (0 = žádný průtok, 1 = přerušovaný, 2 = pomalý, 3 = kontinuální). MFI vyplývá z průměru 4 hodnot.

Celková hustota cév (TVD) Hustota cév - Celková délka cév dělená celkovou plochou analyzované oblasti.

Perfused Vessel Density (PVD) - Hustota funkčních cév Celková délka perfundovaných cév (MFI skóre 2/3) dělená analyzovanou plochou.

Proporcionální prokrvení cév (PPV) - Kvalita perfuze 100 x počet perfundovaných cév dělený celkovým počtem cév Index heterogenity (HI) Míra heterogenity průtoku mezi cévami. Nejvyšší MFI - nejnižší MFI děleno střední MFI napříč všemi analyzovanými místy

Ve srovnání se zdravými dobrovolníky vykazují pacienti se sepsí nižší hodnoty PVD, PPV a MFI spolu se zvýšeným indexem heterogenity, bez ohledu na makrohemodynamický stav. Zdá se, že celková hustota kapilár není sepsí ovlivněna. Tato zjištění byla potvrzena studií International Study on Microcirculatory Shock Occurrence in Acutely Ill pacientů (microSOAP).

Studie microSOAP je dosud největší studií zkoumající význam mikrocirkulačních změn v heterogenní populaci na JIP (tj. nejen ti se sepsí). Pomocí předchozí generace podobné technologie výzkumníci zjistili, že z 501 pacientů zahrnutých do analýzy mělo 86 (17 %) abnormální MFI (definované a priori jako

CytoCam Tools automatizovaná analýza

CytoCam Tools je proprietární software dodávaný s výše uvedeným monitorem mikrocirkulace. Využívá novou analytickou techniku ​​nazvanou Capillary Network Analysis (CNA), při níž je mikrocirkulace analyzována automaticky a na uživatelsky nezávislé povaze dvoustupňovým procesem, který zahrnuje automatickou detekci cév (v závislosti na průměru vizualizovaných cév), po níž následuje hodnocení rychlosti červených krvinek v identifikovaných cévách.

Následující mikrocirkulační proměnné jsou pak určeny automaticky.

• Total Vessel Density (TVD) – Celková délka všech detekovaných cév dělená zpracovávanou oblastí.
• Index rychlosti (SI) - Relativní číslo odvozené z variace intenzity podél osy plavidla, které popisuje rychlost detekovanou v plavidle.
• Perfused Speed ​​Index (PSI) - SI v cévě, kde je SI vyšší než práh perfuze (PT).
• Indikátor průměrné rychlosti perfuze (APSI) – Součet všech hodnot PSI dělený celkovým počtem perfundovaných cév.
• Podíl perfundovaných cév (PPV) - Celková délka všech cév s SI vyšším než PT, dělená celkovou délkou všech detekovaných cév x 100,
• Hustota perfused Vessel Density (PVD) – Celková délka všech cév s SI vyšším než PT dělená zpracovávanou plochou.
• Index heterogenity indikátoru průměrné perfusní rychlosti (APSI HI) - Obraz rozdělený do kvadrantů a APSI odvozené pro každý kvadrant. Nejvyšší APSI mínus nejnižší APSI děleno průměrem APSI všech kvadrantů.

Hodnocení PPV a PVD se opírá o automatizovanou analýzu rychlosti červených krvinek v identifikovaných cévách. Aby toho bylo dosaženo, je nastaven předem stanovený práh perfuze (PT). PT popisuje stav průtoku v identifikovaných cévách a může být v rozsahu od 0 do nekonečna. Hodnocení výroby určilo, že PT vyšší než 1 je v souladu s „perfuzním stavem“ a lze jej dále rozdělit takto:

Perfuzní práh

Stav průtoku 0 - 1 = Žádný průtok 1 - 5 = Pomalý 5 nebo větší = Dobrý průtok Normální rozsahy pro tyto automaticky měřené proměnné zdraví jsou v současné době neznámé. Pochopení normálních rozsahů by nám umožnilo využít tuto techniku ​​v budoucích studiích týkajících se časné diagnózy septického onemocnění. Identifikace pacientů v rané fázi patofyziologického procesu sepse před rozvojem tradičně diagnostických makrocirkulačních abnormalit může umožnit dřívější zavedení léčby.

Odůvodnění

Systém CytoCam může představovat krok směrem k uživatelsky přívětivějšímu, reprodukovatelnějšímu a klinicky použitelnému přístupu k měření a působení na změny mikrovaskulární funkce za účelem zlepšení klinických výsledků. Normální rozsahy pro tato měření však nejsou známy, bez nichž se další studie nemohou uskutečnit. Tato studie identifikuje normální rozsahy pro automaticky stanovená měření odvozená systémem CytoCam u zdravých subjektů a otevře nové možnosti pro studie, u nichž předpokládáme, že budou zaměřeny na včasnou identifikaci pacientů s mikrocirkulační dysfunkcí (jako je tomu u sepse) ; jejichž mikrocirkulační parametry spadají mimo tyto nově definované rozsahy. Bude to první krok k posunu směrem k rutinnímu monitorování mikrocirkulace u lůžka na naší jednotce intenzivní péče.

Tato práce staví na projektech, které v současnosti probíhají v rámci Diagnostické vývojové jednotky (DDU) se sídlem v Leicester Royal Infirmary. DDU je meziuniverzitní projekt University of Leicester mezi medicínou, vesmírnou vědou a atmosférickou chemií, který zkoumá použití nových neinvazivních monitorů v urgentní medicíně a kritické péči.

Populace ke studiu

OBJEKTIVNÍ

Identifikovat normální rozsahy pro automaticky měřené mikrocirkulační proměnné, jak je určuje systém CytoCam v různých věkových skupinách dospělých.