Etablering af normale områder af mikrocirkulationsfunktion som bestemt ved CytoCam-IDF-billeddannelse

Baggrund

Sepsis er en meget heterogen sygdomstilstand forårsaget af et dysreguleret værtsrespons på systemisk infektion, med ukontrollerede pro- og antiinflammatoriske processer, der fører til collateral vævsskade og immunsuppression.

Sepsis udgør en betydelig sundhedsbyrde på verdensplan, med dødsfald, der tilskrives i Storbritannien, anslået til cirka 44.000 om året. Hurtig behandling styret af internationalt anerkendte ledelsesretningslinjer forbedrer resultaterne ved sepsis. Tidlig diagnosticering af sepsis er dog stadig vanskelig, idet de nuværende diagnostiske kriterier er afhængige af tilstedeværelsen af ​​organdysfunktion og forstyrrelse af makrohæmodynamiske variabler. På tidspunktet for diagnosen er dødeligheden over 10 %. På nuværende tidspunkt er der ingen specifikke kriterier for diagnosticering af sepsis baseret på de underliggende patofysiologiske abnormiteter, specifikt på vurdering af mikrocirkulationen.

Mikrocirkulationen i sepsis

Mikrocirkulationen består af et tæt netværk af arterioler, kapillærer og venuler, hvis diameter er mindre end 150 um. Dens funktioner er at levere næringsstoffer og ilt til aerob metabolisme og at reducere cellulære affaldsprodukter.

Sepsis påvirker alle elementer af mikrocirkulationen, hvor mikrocirkulatorisk dysfunktion spiller en vigtig rolle i patofysiologien af ​​svær sepsis og septisk shock. Sepsis er forbundet med nedsat kapillærtæthed og øget perfusionsheterogenitet, hvilket fører til nedsat ilttilførsel, vævshypoksi og efterfølgende organdysfunktion. Ændringer i mikrocirkulationsfunktionen kan gå forud for de traditionelle diagnostiske træk ved sepsis, hvilket giver tidligere information om patienter, som vil fortsætte med at udvikle alvorlig sepsis og multiorgansvigt. Genkendelse af sepsis på dette tidlige stadie ville tillade hurtig behandling, rettet mod at genoprette homeostase af mikrocirkulationen, og derfor ændre sygdomsprogression.

En række undersøgelser har vist, at forbedringer i mikrocirkulationsfunktionen efter tidlig genoplivning er forbundet med faldende organdysfunktion, og de patienter, hvis mikrocirkulation ikke forbedres efter genoplivning, har dårligere resultater. På trods af erkendelse af vigtigheden af ​​mikrocirkulationen i sepsis, er de nuværende målrettede endepunkter afhængige af overvågning og genopretning af globale målinger af kardiovaskulær/organfunktion (f. hjertefrekvens, blodtryk, urinproduktion, laktat), blandt andet fordi mikrocirkulationen er svær at overvåge i klinisk praksis. Forbedringer i makrohæmodynamiske variabler garanterer dog ikke genoprettelse af mikrocirkulatorisk homeostase. Klinisk vurdering af mikrocirkulationsfunktionen udledes i øjeblikket fra målingen af ​​biprodukter, der genereres på grund af nedsat iltning/metabolisme, såsom laktat og kuldioxid.

Videomikroskopiske teknikker til vurdering af mikrocirkulationen

Videomikroskopiske teknikker giver in vivo visualisering af mikrocirkulationen, hvilket muliggør direkte måling af kapillærtæthed, perfusion og flowdynamik. Indtil for nylig har disse teknikker, som har inkluderet Orthogonal Polarization Spectral (OPS) billeddannelse og Sidestream Dark Field (SDF) billeddannelse, været klinisk utilgængelige på grund af deres omfangsrige natur, operatørafhængige output og tidskrævende offline analysekrav.

Et tredje generations håndholdt mikroskop er for nylig blevet udviklet (CytoCam-IDF, Braedius Medical, NL), der bruger Incident Dark Field (IDF) belysning. Enheden inkorporerer automatiseret digital billedanalyse i realtid kombineret med højopløsningsobjektiver og en computerstyret billedsensor for forbedret opløsning. CytoCam har også en ny kvantitativ fokuseringsmekanisme med et integreret afstandsmålesystem, hvorved når fokusdybden er blevet etableret for en specifik patient, kan serielle målinger udføres uden at skulle justere fokus manuelt, hvilket forbedrer hastigheden og lette målinger. Denne nye enhed klarer sig godt sammenlignet med tidligere enheder, og giver forbedret kontrast og billedskarphed, så et øget antal mikrokar kan visualiseres.

Det afgørende er, at CytoCam er udstyret med skræddersyet software, der tillader billeder at blive gemt og analyseret automatisk på optagelsesstedet. Mikrocirkulationsmonitorering er ikke en ny teknik, men kombinationen af ​​brugervenlig ergonomi, nøjagtig billedoptagelse og automatiseret analyse åbner denne potentielt nyttige direkte måling af mikrocirkulationsfunktionen op for den kliniske praksis ved sengekanten.

Analyse af den sublinguale mikrocirkulation En rundbordsdiskussion i 2006 af eksperter på området søgte at afklare de funktioner, der bør inkluderes i mikrocirkulationsanalysen, og konkluderede, at vurderingen af ​​mikrocirkulationen bør omfatte mål for vaskulær tæthed, vurdering af kapillær perfusion og en heterogenitet indeks (i fartøjer på

Disse målte variabler er:

Microvascular Flow Index (MFI) - Perfusionskvalitet Billedet er opdelt i kvadranter. Hver kvadrant tildeles et nummer i henhold til den dominerende strømningstype (0 = intet flow, 1 = intermitterende, 2 = trægt, 3 = kontinuerligt). MFI er resultatet af middelværdien af ​​de 4 værdier.

Total Vessel Density (TVD) Vessel density - Den samlede længde af karrene divideret med det samlede overfladeareal af det analyserede område.

Perfused Vessel Density (PVD) - Funktionel kardensitet Samlet længde af perfunderede kar (MFI-score 2/3) divideret med det analyserede areal.

Proportional af perfunderede kar (PPV) - Perfusionskvalitet 100 x antal perfunderede kar divideret med det samlede antal kar. Heterogenitetsindeks (HI) Mål for heterogeniteten af ​​flow mellem kar. Højeste MFI - laveste MFI divideret med gennemsnitlig MFI på tværs af alle analyserede lokaliteter

Sammenlignet med raske frivillige viser patienter med sepsis lavere værdier for PVD, PPV og MFI sammen med øget heterogenitetsindeks, uanset makrohæmodynamisk tilstand. Total kapillær tæthed ser ud til at være upåvirket af sepsis. Disse resultater blev bekræftet af den internationale undersøgelse om mikrocirkulatorisk chokforekomst hos akut syge patienter (microSOAP).

MicroSOAP-studiet er til dato det største forsøg, der undersøger betydningen af ​​mikrokredsløbsændringer i en heterogen ICU-population (dvs. ikke kun dem med sepsis). Ved at bruge den tidligere generation af lignende teknologi fandt efterforskerne ud af, at af de 501 patienter inkluderet til analyse havde 86 (17 %) en unormal MFI (defineret a priori som

CytoCam Tools automatiseret analyse

CytoCam Tools er den proprietære software, der leveres med den førnævnte mikrocirkulationsmonitor. Den anvender en ny analyseteknik kaldet Capillary Network Analysis (CNA), hvor mikrocirkulationen analyseres automatisk og i en brugeruafhængig karakter ved en to-trins proces, som inkluderer automatisk kardetektion (afhængig af diameteren af ​​visualiserede kar), efterfulgt af en vurdering af hastigheden af ​​røde blodlegemer i de identificerede kar.

De følgende mikrocirkulationsvariable bestemmes derefter automatisk.

• Total Vessel Density (TVD) - Samlet længde af alle detekterede kar divideret med det behandlede område.
• Hastighedsindeks (SI) - Relativt tal afledt af intensitetsvariationen langs et fartøjs midterlinje, som beskriver den hastighed, der detekteres i fartøjet.
• Perfused Speed ​​Index (PSI) - SI i et kar, hvor SI er højere end perfusionstærsklen (PT).
• Average Perfused Speed ​​Indicator (APSI) - Summen af ​​alle PSI-værdier divideret med det samlede antal perfunderede kar.
• Andel af perfunderede kar (PPV) - Samlet længde af alle kar med en SI højere end PT, divideret med den samlede længde af alle detekterede kar x 100,
• Perfused Vessel Density (PVD) - Samlet længde af alle kar med en SI højere end PT divideret med det behandlede område.
• Average Perfused Speed ​​Indicator Heterogeneity Index (APSI HI) - Billede opdelt i kvadranter og APSI udledt for hver kvadrant. APSI højeste minus den laveste APSI divideret med middel APSI for alle kvadranter.

Vurderingen af ​​PPV og PVD bygger på den automatiserede analyse af røde blodlegemers hastighed i identificerede kar. For at opnå dette er en forudbestemt perfusionstærskel (PT) indstillet. PT beskriver strømningstilstanden i identificerede kar og kan variere fra 0 til uendelig. Fremstillingsvurdering har fastslået, at en PT på over 1 er i overensstemmelse med en "perfunderet tilstand", og denne kan opdeles yderligere som følger:

Perfusionstærskel

Flowtilstand 0 - 1 = Intet flow 1 - 5 = Træg 5 eller større = Godt flow Normale områder for disse automatisk målte variabler i sundhed er i øjeblikket ukendte. Forståelse af de normale områder ville give os mulighed for at bruge denne teknik i fremtidige undersøgelser vedrørende tidlig diagnose af septisk sygdom. Identifikation af patienter på et tidligt stadium i den patofysiologiske proces af sepsis før udviklingen af ​​traditionelt diagnostiske makro-cirkulatoriske abnormiteter kan muliggøre tidligere implementering af behandling.

Begrundelse

CytoCam-systemet kan repræsentere et skridt hen imod en mere brugervenlig, reproducerbar, klinisk anvendelig tilgang til måling og handling på ændringer i mikrovaskulær funktion for at forbedre kliniske resultater. Normalintervallerne for disse målinger kendes dog ikke, uden hvilke yderligere undersøgelser ikke kan finde sted. Denne undersøgelse vil identificere de normale intervaller for de automatisk bestemte målinger afledt af CytoCam-systemet hos raske forsøgspersoner og åbne nye muligheder for undersøgelser, som vi forventer vil være rettet mod tidlig identifikation af patienter med mikrocirkulatorisk dysfunktion (som findes i sepsis) ; hvis mikrocirkulationsparametre falder uden for disse nyligt definerede områder. Dette vil være det første skridt i retning af rutinemæssig mikrocirkulationsovervågning ved sengen på vores intensivafdeling.

Dette arbejde bygger på igangværende projekter inden for Diagnostic Development Unit (DDU) baseret på Leicester Royal Infirmary. DDU er et universitet i Leicester inter-kollegialt projekt mellem medicin, rumvidenskab og atmosfærisk kemi, der udforsker brugen af ​​nye ikke-invasive monitorer inden for akutmedicin og kritisk pleje.

Befolkning, der skal undersøges

OBJEKTIV

At identificere de normale intervaller for automatisk målte mikrocirkulationsvariable som bestemt af CytoCam-systemet i forskellige voksne aldersgrupper.