Undersøgelse af lipødem, lymfødem og vaskulære misdannelser ved multispektral optoakustisk tomografi (MSOT)

Til dato er den diagnostiske vej for sygdomme, der involverer en ændret fedtvævsarkitektur, sædvanligvis langsom og afhænger i høj grad af undersøgerens erfaring, så det tager ofte flere år, før patienten er ordentligt behandlet. Nuværende billeddannelsesmetoder til kvantitativ vurdering af subkutant fedtvæv giver kun uspecifikke fund. Med vores undersøgelse præsenterer efterforskerne en ny billeddannelsesmetode til undersøgelse af fedtvæv.

Optoacoustics er en innovativ hybrid billedbehandlingsmetode, der kombinerer den høje kontrast af optisk billeddannelse med den høje opløsning af akustikken. Det anvendte MSOT-system består af en laser i det synlige nær-infrarøde og langt-infrarøde bølgelængdeområde (660nm -1300nm) og en ultralydssensor forbundet til en computer. Ved hjælp af optiske komponenter belyses området, der skal måles, med ultrakorte lysimpulser med valgbar bølgelængde. Lyset absorberes i varierende grad inde i objektet – alt efter vævets egenskaber. Laserlyset stimulerer kromoforer som hæmoglobin eller melanin i menneskekroppen, hvilket resulterer i en udvidelse og efterfølgende sammentrækning af vævet, den såkaldte termoelastiske effekt. De lokale mikroskopiske volumenudsving udsender trykbølger i ultralydsområdet (fotoakustisk effekt). Hudoverfladen scannes ved hjælp af højpræcisionsmikrostadier. På hvert sted optages ultralydssignalerne, der genereres af lysimpulsen, tomografisk uden for objektet ved hjælp af detektoren og lagres på computeren. Ved hjælp af specielle algoritmer kan vævets egenskaber rekonstrueres på computeren ud fra det målte ultralydssignal. MSOT muliggør ikke-invasiv, ikke-ioniserende billeddannelse med høj rumlig opløsning (80 μm), som muliggør specifik visualisering af endogene vævspigmenter såsom kollagenfibre, fedt, melanin, oxyhæmoglobin og deoxyhæmoglobin. Lasere til stimulering af visse kromoforer er allerede i bred terapeutisk anvendelse i dermatologi; deres virkninger og bivirkninger er kendte og er minimale til ikke-eksisterende, når en passende energi vælges. Indtrængningsdybden af ​​MSOT er betydeligt større sammenlignet med andre optiske billeddannelsesmetoder.

Derudover kan dette ikke-invasive, real-time målesystem bruges i adskillige daglige kliniske spørgsmål, der ellers kræver mere invasive metoder som CT eller MR. Udover undersøgelsen af ​​fedtvævsarkitektur kunne MSOT bruges præ- og perioperativt til at visualisere kar, for eksempel for at optimere eller endda primært muliggøre perfusion af flapper. Målet er at vise og analysere arkitekturen af ​​det subkutane fedtvæv hos plastikkirurgiske patienter, der anvender MSOT.

Studiet er designet som et prospektivt kohortestudie af forsøgspersoner rekrutteret fra plastikkirurgipatientpopulationen. MSOT-målinger udføres på 50 forsøgspersoner med klinisk sundt subkutant fedtvæv og 50 forsøgspersoner med ændringer i det subkutane fedtvæv (f.eks. lipødem). De registrerede data kvantificeres og sammenlignes.

Testpersonerne til denne undersøgelse er rekrutteret fra traumekirurgi, ortopædi- og plastikkirurgisk klinik og poliklinik. Især patienter rekrutteres fra de særlige plastikkirurgiske konsultationstimer.

Alle tilstedeværende bærer lasersikkerhedsbriller. En ultralydsgelfilm påføres ca. 1 cm² hud flere steder på patientens udvalgte ekstremiteter, og detektoren placeres på gelfilmen. Disse hudområder scannes derefter, hvor de områder, der skal undersøges, belyses med ultrakorte lysimpulser med en valgbar bølgelængde. De resulterende lydbølger detekteres med ultralydssensorer og rekonstrueres på computeren og adskilles spektralt. En enkelt måling tager cirka 5 minutter. Inklusive forberedelse vil måling af de tre hudområder tage cirka 20 minutter. Invasive procedurer er ikke planlagt i dette projekt.

De scannede områder eksporteres fra softwaren som billedmateriale og gemmes pseudonymt. Der er også billeddokumentation af det bløde væv, der blev scannet. Disse billeder gemmes også. For at dokumentere helbredsdata udfyldes et lipødemdokumentationsskema.

Den optoakustiske modalitet kræver ikke ioniserende stråling og er udelukkende baseret på detektering af akustiske bølger induceret af laserlys. Både teknologien til bestråling med forskellige lasere og sonografi er allerede meget brugt til diagnosticering og behandling af hudsygdomme. Derfor er deres bivirkninger meget forudsigelige og, med passende udvalgte energier, minimale til ikke-eksisterende. For at excitere optoakustiske signaler anvendes klasse 4 pulserende lasere i det synlige og nær-infrarøde område (660 - 1300 nm) med en meget kort pulsvarighed (9ns). American National Standards Institute (ANSI) har fastsat grænseværdier for brugen af ​​lasere af denne type, som ikke overskrides i forsøgene. Teoretisk set kan behandlingsfejl, såsom valg af for højt energiniveau, føre til vævsskader afhængigt af den anvendte laser. Lasere i området af det kromofore hæmoglobin kan forårsage termiske karskader på de mindste og mindste kar. Hvis energierne vælges til at være meget høje, kan det maksimale resultat være lokal skade på epidermis med efterfølgende lokal ardannelse, svarende til en forbrænding.

Da disse virkninger er kendt gennem mange års erfaring i udbredt brug, forventes ingen af ​​disse bivirkninger i løbet af denne undersøgelse.

Evalueringen af ​​de lydbølger, der genereres ved hjælp af sonografi, anses for sikker, og der kan ikke forventes nogen bivirkninger.

Laserlyset ledes ind på huden via detektoren. Laserlys kan derfor kun indirekte trænge ind til ydersiden gennem spredning og teoretisk nå øjnene på omgivende mennesker. Da laserlys med ovenstående specifikation kan være skadeligt for øjnene, sørges der for, at alle tilstedeværende bærer lasersikkerhedsbriller under målingen. Der er stort set ingen risiko for øjenskader, når du bærer lasersikkerhedsbriller.

De individuelle seponeringskriterier omfatter intolerance og reaktioner såsom rødme. Tidligere beskrevne uønskede virkninger under behandling omfatter rødme og termisk vaskulær skade på blødt væv eller subjektivt opfattede bivirkninger. Et andet individuelt opsigelseskriterium er tilbagekaldelse af forsøgspersonernes samtykke til at deltage i undersøgelsen eller afvisning af at bruge lasersikkerhedsbriller.

Afslutningskriterier for den samlede undersøgelse omfatter: uoprettelig defekt i overvågningssystemet (MSOT), tab af alle data. Rødme med blærer i betydningen af ​​hudforbrændinger grad IIa (endnu ikke beskrevet).

Formålet med dette pilotprojekt er at beskrive mikroarkitekturen af ​​det subkutane fedtvæv hos patienter med og uden hudforandringer (f. lipødem) ved hjælp af MSOT. Evnen til at visualisere disse ændringer kan føre til en bedre forståelse af hudens fysiologi og patofysiologi.

Ved udførelse af undersøgelsen overholdes følgende retningslinjer og love:

• Declaration of Helsinki (2013) som suppleret af Venedig 1983 og Hong Kong 1989
• Den lokale etiske komités stemme indhentes fra lederen af ​​den videnskabelige undersøgelse
• Start og gennemførelse af undersøgelsen er bundet til afstemning i den etiske komité. Efter at undersøgelsen er afsluttet, indsendes en rapport eller publikation til den etiske komité
• Forsøgspersonernes samtykke gives frivilligt, efter at risiciene er forklaret. Testpersonerne modtager ingen kompensation
• Samtykke kan til enhver tid trækkes tilbage uden begrundelse
• Hvis deltageren trækker sig fra undersøgelsen, vil datamateriale, der allerede er indhentet, blive destrueret, eller forsøgspersonen vil blive spurgt, om han eller hun accepterer evalueringen af ​​materialet
• Navnene på testpersonerne og alle andre fortrolige oplysninger er underlagt medicinsk fortrolighed og bestemmelserne i Federal Data Protection Act (BDSG) - - Emnedata må kun videregives i pseudonymiseret form. Tredjemand har ikke adgang til de originale dokumenter
• Inden studiestart informeres testpersonerne skriftligt og mundtligt om arten og omfanget af de planlagte undersøgelser, især om mulige fordele for deres helbred og eventuelle risici. Deltagernes samtykke dokumenteres ved at underskrive samtykkeerklæringen