Sicherheits- und Durchführbarkeitsstudie der photodynamischen Therapie mit Methylenblau zur Sterilisation von Abszesshöhlen im tiefen Gewebe

Tiefe Gewebeabszesse bleiben trotz verbesserter chirurgischer Techniken und des zunehmenden Einsatzes perioperativer Antibiotika eine bedeutende Ursache für Morbidität, Mortalität und Krankenhausaufenthalte. Die Sterblichkeit reicht von 80–100 % in nicht entwässerten Entnahmen und bei Patienten mit intraperitonealen Abszessen betrugen die berichteten Krankenhausaufenthalte 21–47 Tage. Die Entwicklung der bildgesteuerten perkutanen Drainage, begleitet von einer antimikrobiellen Behandlung, verbessert nachweislich die Behandlungsergebnisse und kann die Sterblichkeit bei unkomplizierten Flüssigkeitsentnahmen auf 5 % und die Morbidität auf 10-15 % deutlich reduzieren. Selbst unter günstigen Bedingungen erhöht die Anwendung von Langzeitantibiotika das Risiko erworbener Resistenzen und das Auftreten einer polymikrobiellen Infektion, was zukünftige Optionen für eine Antibiotikabehandlung einschränken kann. Darüber hinaus versagen bei 23 % der Patienten perkutane Drainage und intravenöse Antibiotika, was eine offene chirurgische Drainage erfordert, insbesondere bei Patienten mit mit Hefe infizierten Abszessen oder Abszessen aufgrund eines Pankreasprozesses.

Die photodynamische Therapie (PDT), die durch die Erzeugung reaktiver Sauerstoffspezies eine antimikrobielle Aktivität ausübt, kann als nützliche Ergänzung zur derzeitigen Standardbehandlung zur Behandlung tiefer Gewebeabszesse dienen, indem die mikrobielle Belastung nach der Drainage verringert wird. Jüngste Arbeiten unserer Gruppe zeigten die Wirksamkeit der photodynamischen Therapie mit Methylenblau (MB-PDT) gegen Organismen in der primären Aspiratflüssigkeit von 32 Patienten, die sich einer bildgeführten perkutanen Drainage einer Abszesshöhle unterzogen. Wir fanden heraus, dass MB-PDT gegen mehrere Klassen von Organismen wirksam war, darunter Hefe und solche mit Arzneimittelresistenz. In diesen komplexen Proben fanden wir keine Hinweise auf eine Resistenz gegen MB-PDT. Diese präklinischen Ergebnisse, die mit Proben gewonnen wurden, die von den Arten von Abszessen entnommen wurden, die wir zur Behandlung vorschlagen, liefern eine überzeugende Begründung für die Bewertung der technischen Machbarkeit und Sicherheit des Vorschiebens von Glasfasern durch Katheter in eine Abszesshöhle und der Durchführung einer PDT zum Zeitpunkt der Drainage. Diese klinische Strategie würde Patienten mit tiefen Gewebeabszessen ein breites Spektrum potenzieller gesundheitlicher Vorteile bieten. Zu diesen Vorteilen gehören reduzierter chirurgischer Eingriff, verringerte Ausbreitung von Infektionen, verkürzter Verlauf der Antibiotikatherapie nach der Behandlung und verringerter Selektionsdruck für Antibiotikaresistenz. Letztendlich würde dies eine frühe Genesung fördern, den Krankenhausaufenthalt verkürzen und zu niedrigeren Gesamtgesundheitskosten für Patienten führen, die sich einer bildgeführten perkutanen Abszessdrainage unterziehen.

Bildgesteuerte perkutane Drainage wird an der University of Rochester mit CT, Ultraschall oder Fluoroskopie durchgeführt. Es wird eine fokussierte Bildgebung durchgeführt, die bestätigt, dass die Sammlung einer Drainage zugänglich ist. Die Stelle wird in der üblichen sterilen Weise vorbereitet und abgedeckt. Die darüber liegende Haut wird mit 1 % Lidocain anästhesiert. Eine Hawkins-/Mikropunktionsnadel wird eingeführt und die Position unter Bildführung bestätigt. Die Nadel wird vorgeschoben und die Platzierung innerhalb der Sammlung wird durch Bildgebung bestätigt. Spritzenaspiration des Abszessmaterials wird gesammelt und zur Gram-Färbung und Kultur geschickt. Die Nadel wird gegen einen Dilatator ausgetauscht und der 018-Draht wird durch einen Coon-Draht ersetzt. Wenn die Abszesssammlung mehrere Lokulationen enthält, wird das Ende des Coon-Drahts verwendet, um die Lokulationen aufzubrechen. Der Trakt wird mit einem Übergangsdilatator weiter dilatiert, gefolgt von der Platzierung eines Allzweck-Drainagekatheters mit verschließbarem Pigtail (8-14 French) in die Flüssigkeitssammlung. Der Abszess wird durch Aspiration mit einer Spritze entleert. Der Katheter wird mit 2-0-Seide oder Statlock an der Haut befestigt, angemessen gekleidet und mit einem Drainagebeutel verbunden.

Nach der Drainage wird die Kavität routinemäßig mit steriler Kochsalzlösung gespült. Eine hochgradig desinfizierte Glasfasersonde wird durch denselben Katheter/dieselbe Nadel vorgeschoben, um einen sanften Kontakt mit der Wand der Kavität herzustellen. Weißes Licht geringer Intensität wird von einer Wolfram-Halogenlampe über eine einzelne Faser innerhalb der Sonde geliefert und von acht anderen Fasern innerhalb der Sonde erfasst. Anschließend wird Laserlicht geringer Leistung von einer fasergekoppelten Laserdiode geliefert, um Methylenblau-Fluoreszenz anzuregen. Die emittierte Fluoreszenz wird in ähnlicher Weise von den acht Detektionsfasern gesammelt, die in der Sonde enthalten sind. Nach Abschluss dieser Messungen wird die faseroptische Sonde herausgezogen, vorsichtig mit steriler Gaze abgewischt und in den Behandlungswagen zurückgebracht. Die Gesamtzeit, die sowohl für Reflexions- als auch für Fluoreszenzmessungen erforderlich ist, liegt im Allgemeinen im Bereich von 10 bis 60 Sekunden.

Anschließend wird die Kavität unter Verwendung desselben Katheters mit einer sterilen Methylenblaulösung von klinischer Qualität gefüllt, die 10-fach von ihrer Stammkonzentration von 10 mg/ml verdünnt wurde. Das eingeführte Volumen wird an das Kavitätsvolumen angepasst, das unserer Schätzung nach 270 ml nicht überschreiten wird. Für den unwahrscheinlichen Fall, dass die gesamte Methylenblaudosis in den systemischen Kreislauf entweicht, ergibt sich bei einem typischen Patientengewicht von 70 kg eine Ganzkörperdosis von 3,85 mg/kg. Dies liegt unterhalb des Bereichs, für den unerwünschte Ereignisse für Methylenblau berichtet wurden.

Nach einem 10-minütigen Inkubationsintervall wird die Methylenblaulösung aus der Kavität abgesaugt und zweimal mit steriler Kochsalzlösung gespült. Die optischen Messungen werden dann, wie oben beschrieben, wiederholt. Anschließend wird die optische Sonde vorsichtig mit steriler Gaze abgewischt und für eine spätere hochgradige Desinfektion in einem Plastikbeutel versiegelt. Einschließlich der Zeit, die für die Positionierung und Erfassung von Prä- und Post-MB-Messungen erforderlich ist, werden diese optischen Messungen voraussichtlich weniger als vier Minuten zur Gesamtverfahrenszeit hinzufügen.

Die Kavität wird dann mit steriler 1%iger Intralipid-Lösung gefüllt, um die Kavität sanft aufzuweiten und durch effiziente Lichtstreuung die Lichtdosis an den Wänden der Kavität zu homogenisieren.

Eine sterile, von der FDA zugelassene optische Faser wird über denselben Katheter unter Bildführung bis zur ungefähren Mitte der Abszesshöhle vorgeschoben. Das proximale Ende der Faser ist mit dem Ausgang eines Diodenlasersystems gekoppelt, das Licht bei 665 nm emittiert, wo Methylenblau optimal aktiviert wird. Der Kavität wird Laserleistung mit einer konstanten Fluenzrate an der Wand von 10–20 Milliwatt (mW) cm –2 zugeführt. Die Laserleistung, die zum Erreichen der gewünschten Fluenzrate an der Wand erforderlich ist, wird anhand der Abszessgröße berechnet und auf einem schriftlichen Formular im Behandlungsraum dokumentiert, wobei die Gesamtlaserleistung im Bereich von 1-2 W liegt. Das Diodenlasersystem ist verwendet, ist in der Lage, optische Leistung zu messen, und wird verwendet, um die Ausgabe von der optischen Faser direkt zu messen, bevor jeder Patient behandelt wird. Diese Fluenzraten liegen innerhalb eines geeigneten Bereichs für eine effektive photodynamische Therapie, aber deutlich unter der Intensität, bei der bescheidene thermische Wirkungen im Gewebe beobachtet werden. Unmittelbar nach der Laserbestrahlung wird die Intralipid-Lösung abgesaugt und die Kavität erneut mit steriler Kochsalzlösung gespült.

Die Fluenzeskalation wird durch systematisches Erhöhen der Dauer der Laserexposition gemäß einem "3 + 3"-Dosiseskalationsschema erreicht. Bei diesem Design erhalten die ersten drei Patienten eine 5-minütige Bestrahlung mit Laserlicht. Wenn keine dosislimitierenden Toxizitäten auftreten, wird die Expositionsdauer in der nächsten Gruppe von drei Patienten um 5 Minuten verlängert. Wenn eine dosislimitierende Toxizität auftritt, erhält die nächste Patientengruppe die gleiche Expositionsdauer wie die vorherige Gruppe. Wenn zwei oder mehr dosisbegrenzende Toxizitäten auftreten, wird die Exposition um 5 Minuten deeskaliert. Dieser Prozess wird fortgesetzt, bis die maximale Anzahl von Patienten behandelt wurde oder 6 Patienten mit einer deeskalierten Dosis behandelt wurden. Um eine übermäßige Verlängerung der Verfahrensdauer zu vermeiden, beträgt die maximale Dauer der Laserbelichtung 30 Minuten. Eine dosislimitierende Toxizität ist definiert als verminderter klinischer Zustand mit Anzeichen von einem oder mehreren der folgenden Punkte: (i) Anzeichen einer Fettembolie; (ii) Methylenblau entweicht während des Verfahrens mit Anzeichen einer Nebenwirkung; (iii) bildgebender Nachweis einer klinisch signifikanten, therapieinduzierten Störung der Abszesswand und Schädigung des umgebenden Gewebes.

Antibiotika, die vom Primärteam des Probanden verschrieben wurden, werden vor dem Eingriff verabreicht und nach dem Eingriff fortgesetzt. Diese werden ausgewählt, um eine angemessene Abdeckung zu gewährleisten und Allergien der betroffenen Personen zu berücksichtigen. Eine solche Verabreichung wird als Behandlungsstandard angesehen und dient dazu, die Sepsisrate nach dem Eingriff zu verringern. Dem Patienten werden bei Bedarf vor dem Eingriff gegen Übelkeit auch intravenöse Antiemetika verabreicht.

Nach dem Eingriff und gemäß der Routineversorgung wird eine Kombination aus IV- und PO-Antibiotika fortgesetzt, um die Sepsisrate nach dem Eingriff zu reduzieren. Antiemetika werden auch nach Bedarf fortgesetzt, um die Symptome von Übelkeit und Erbrechen zu reduzieren. Betäubungsmittel werden verschrieben und verabreicht, um die Schmerzsymptome zu kontrollieren.

Wenn das Subjekt zum Zeitpunkt der Drainage ein stationärer Patient ist, bleibt es nach dem Eingriff im Krankenhaus. Wenn das Subjekt zum Zeitpunkt der Drainage ambulant behandelt wird, wird es nach dem Eingriff nur dann ins Krankenhaus eingeliefert, wenn dies klinisch gerechtfertigt ist. Der Prüfarzt oder sein Beauftragter besucht täglich die Patienten im Krankenhaus, um den Fortschritt und die Nebenwirkungen zu beurteilen. Der klinische Verlauf des Probanden wird täglich mit dem primären klinischen Team besprochen. Krankenhauspatienten werden aufgrund des Ansprechens auf die Drainage und des klinischen Verlaufs nur dann entlassen, wenn die klinischen Indikatoren (Anzahl der weißen Blutkörperchen, Herzfrequenz, Blutdruck und Temperatur) stabil sind. Wenn der Proband aufgrund von zugrunde liegenden Gesundheitsproblemen, die nichts mit der Studienteilnahme zu tun haben, im Krankenhaus bleibt, führt der Studienarzt oder sein Beauftragter die täglichen Besuche bis zum 5. Tag nach dem Eingriff, der Entlassung aus dem Krankenhaus oder bis zur Entfernung der Drainage fort, je nachdem, was zuerst eintritt. Der PI wird alle nicht ins Krankenhaus eingelieferten Probanden täglich telefonisch bis 7 Tage nach dem Eingriff nachverfolgen.

Alle Probanden werden eine Woche nach dem Verfahren erneut untersucht, um den Fortschritt, die unerwünschten Ereignisse und die Auflösung des Abszesses weiter zu beurteilen. Gemäß den Abteilungsprotokollen und -verfahren wird der Drainagekatheter entfernt, wenn der Abszess an Tag 7 abgeklungen ist, was durch einen Katheterausstoß von weniger als 20 ml täglich und eine begrenzte Bildgebung der Abszesshöhle nachgewiesen wird. Wenn der Abszess trotz Drainage länger als 7 Tage anhält, bleibt der Katheter an Ort und Stelle und wird am 14. Tag erneut untersucht. Wenn der Abszess an Tag 7 fortbesteht und falls klinisch indiziert, werden zusätzliche Verfahren (d. h. wiederholte Drainage mit einem Katheter mit größerem Durchmesser) durchgeführt. MB-PDT wird nicht wiederholt. Die Abszessauflösung wird entweder durch Ultraschall- oder CT-Scan bestimmt, wie unten beschrieben. Die Bildgebung zum Zeitpunkt der Katheterentfernung gilt als Behandlungsstandard.

Ein Studienbesuch am 7. Tag nach dem Eingriff ist für alle Probanden erforderlich. Wenn der Katheter zu diesem Zeitpunkt belassen wird, ist ein zweiter Besuch am 14. Tag erforderlich. Wenn der Katheter an Tag 7 entfernt wird und keine ungelösten unerwünschten Ereignisse vorliegen, endet die Teilnahme an der Studie nach diesem Besuch. Wenn ein Proband nicht wie geplant zurückkehren kann, wird der Besuch nach Belieben verschoben. Die Besuche 7 und, falls erforderlich, 14 Tage nach dem Eingriff dienen in erster Linie dazu, den Zeitpunkt für die Entfernung des Katheters zu bestimmen, und sind Standardbehandlung nach perkutaner Drainage.

Vor dem Eingriff werden mindestens CBC mit Diff und Serumkreatinin erfasst. Blutkulturen werden nach klinischer Indikation und Drainagekulturen am Tag 0 entnommen. Zusätzliche Labor- und Bildgebungsstudien werden durchgeführt, wenn dies klinisch erforderlich ist.

Es besteht ein sehr geringes Risiko einer systemischen Lichtempfindlichkeit der Haut nach Exposition gegenüber Methylenblau. Basierend auf Studien zur Pharmakokinetik von Methylenblau wurde festgestellt, dass der Großteil schnell in Leukomethylenblau umgewandelt wird, das photodynamisch inaktiv ist. In klinischen Studien zur MB-PDT, bei denen MB intratumoral, intravesikal und durch Gurgeln verabreicht wurde, wurde keine Lichtempfindlichkeit der Haut berichtet. Die Probanden werden nach dem Eingriff auf Anzeichen einer Lichtempfindlichkeitsreaktion der Haut überwacht. Aufgrund der schnellen Umwandlung von MB in Leukomethylenblau im systemischen Kreislauf und der fehlenden Lichtempfindlichkeit in früheren Studien werden keine besonderen Vorkehrungen getroffen, um die Lichtexposition der Probanden nach dem Eingriff zu begrenzen.

Die 21 in die Studie aufgenommenen Probanden werden nachbeobachtet, bis alle klinischen Befunde nach bildgeführter Drainage und MB-PDT abgeklungen sind. Jeder Proband wird durch Bildgebung und Laboruntersuchungen bei geplanten Besuchen 7 Tage nach dem Eingriff und, falls erforderlich, 14 Tage nach dem Eingriff bewertet. Es wird geschätzt, dass diese Studie ungefähr 2 Jahre dauern wird, bis sie abgeschlossen ist.