Validación clínica de un dispositivo de imágenes digitales de fluorescencia 'portátil' para aplicaciones de cuidado de heridas

Introducción y justificación:

El cuidado de las heridas es un desafío clínico importante y representa una carga enorme para la atención de la salud en todo el mundo. A medida que las heridas (crónicas y agudas) sanan, se producen una serie de cambios biológicos clave en el sitio de la herida a nivel tisular y celular. Entre estos se encuentran la inflamación, la reforma de la barrera epidérmica y la remodelación del tejido conectivo en la dermis. Sin embargo, una complicación importante común que surge durante el proceso de cicatrización de heridas, que puede variar de días a meses, es la infección bacteriana. Esto puede resultar en un serio impedimento para el proceso de curación y dar lugar a complicaciones significativas, especialmente en heridas crónicas que no cicatrizan. Actualmente, el cuidado estándar de heridas incluye el control de una posible infección mediante inspección visual directa bajo luz blanca y la toma de muestras para análisis en el laboratorio, lo que demora aproximadamente dos días en dar un resultado. Sin embargo, la evaluación visual cualitativa solo brinda una vista general del sitio de la herida (es decir, presencia de material purulento y formación de costras), pero no brinda información críticamente importante sobre los cambios subyacentes que ocurren a nivel tisular y celular (es decir, infección, matriz remodelación, inflamación y necrosis).

Todas las heridas crónicas contienen bacterias. Pero si la herida está en equilibrio bacteriano (contaminación con organismos en la superficie o colonización con organismos en el tejido dispuestos en microcolonias sin causar daño) o desequilibrio bacteriano (colonización crítica e infección) es de primordial importancia para la cicatrización. Es importante tener en cuenta que existe un continuo de presencia bacteriana que progresa desde el equilibrio bacteriano hasta el daño bacteriano en una herida crónica. El diagnóstico de infección generalmente se realiza clínicamente en función de los signos y síntomas en y alrededor del lecho de la herida local, las estructuras más profundas y la piel circundante. La presencia y la gravedad de la infección bacteriana generalmente se diagnostica en función de la apariencia clínica de la herida bajo luz blanca (es decir, dolor, exudado purulento, formación de costras, hinchazón, eritema, calor). Un problema importante es que la contaminación bacteriana dentro y alrededor de una herida no se puede determinar directamente mediante la visualización de las bacterias mismas bajo luz blanca, sino que se basa en los signos y síntomas clínicos causados ​​por la contaminación bacteriana y/o infección dentro de la herida (es decir, dolor, exudado purulento, formación de costras, hinchazón, eritema, calor).

La remodelación y curación de los tejidos conectivos en las heridas implica la síntesis y degradación simultáneas de las fibrillas de colágeno. Estas bacterias incluyen especies comunes que se encuentran típicamente en los sitios de heridas (es decir, especies de Staphylococcus y Pseudomonas). Los hisopos bacterianos se recolectan en el momento del examen de la herida y tienen la ventaja de proporcionar la identificación de especies bacterianas/microbianas específicas y la cuantificación de la carga bacteriana. Sin embargo, a menudo, se recolectan múltiples hisopos al azar del sitio de la herida y estos no están dirigidos, y algunas técnicas de hisopado pueden propagar los microorganismos con la herida durante el proceso de recolección, lo que afecta el tiempo de curación y la morbilidad del paciente. Esto puede ser un problema especialmente con heridas crónicas grandes (que no cicatrizan) donde el rendimiento de detección de presencia bacteriana es subóptimo, a pesar de la recolección de múltiples hisopos. Además, los resultados de los cultivos bacteriológicos suelen tardar entre 2 y 4 días en volver del laboratorio, lo que retrasa significativamente el diagnóstico y el tratamiento. Por lo tanto, los hisopos bacterianos no brindan una detección en tiempo real del estado infeccioso de las heridas. Además, aunque el hisopado de la herida parece sencillo, puede dar lugar a un tratamiento inadecuado, morbilidad del paciente y aumento de las estancias hospitalarias si no se realiza correctamente. Un método basado en imágenes que permita el seguimiento en tiempo real de la cicatrización de heridas, en particular la remodelación temprana del tejido conjuntivo dérmico, y la presencia de contaminación bacteriana y/o infección a lo largo del tiempo, podría tener un impacto clínico significativo.

Las imágenes de autofluorescencia se han utilizado en gastroenterología para obtener imágenes de fluorescencia bacteriana y de colágeno en estudios clínicos. Deseamos expandir el uso de la tecnología de imágenes de autofluorescencia tisular para el cuidado y manejo de heridas con el fin de proporcionar información biológicamente relevante del sitio de la herida a nivel tisular y biomolecular en tiempo real durante el proceso de curación. Cuando se utiliza para evaluar heridas, la autofluorescencia tisular puede ayudar a determinar el grado de cicatrización de heridas y la presencia de infección bacteriana. En pruebas preclínicas preliminares, hemos descubierto que cuando las heridas se iluminan con una combinación de longitud de onda específica de luz de excitación, los componentes del tejido endógeno emiten una señal fluorescente característica, mientras que las bacterias emiten una señal de fluorescencia única.

Recientemente hemos desarrollado una innovadora plataforma de imágenes moleculares ópticas basada en tecnologías de luz blanca y fluorescencia de alta resolución en un dispositivo portátil, en tiempo real, de alta resolución, no invasivo (p. formato sin contacto). Esta invención ofrece detección en tiempo real de información biológica y molecular importante de una herida por primera vez, y podría tener un impacto significativo en la mejora del cuidado y manejo de heridas convencionales. Basándose en extensas pruebas preclínicas, la tecnología propuesta tiene la capacidad de recolectar imágenes de autofluorescencia de heridas y detectar la presencia y los cambios relativos en el contenido de tejido conectivo y la biodistribución involucrados en la cicatrización de heridas. También puede detectar la indicación más temprana de contaminación por bacterias/microorganismos dentro de la herida (que están ocultos a la evaluación visual estándar con luz blanca), proporcionando así una medida del estado de la infección. Esto podría tener un impacto significativo en el cuidado y manejo de heridas clínicas i) reduciendo las complicaciones asociadas con la detección perdida de infección bacteriana, ii) facilitando el hisopado/biopsia guiado por imágenes y iii) monitoreando la cicatrización de heridas con el tiempo. Además, el diseño compacto y portátil de la plataforma del dispositivo de imágenes lo hace ideal para el entorno clínico de cuidado de heridas, así como para el uso en el punto de atención para visitas de atención médica domiciliaria.

Objetivos del estudio y propósitos específicos

El objetivo principal de este estudio clínico es evaluar el uso y la eficacia de nuestra plataforma de dispositivo de imágenes digitales de fluorescencia 'portátil' para el control clínico no invasivo en tiempo real de heridas crónicas para la curación y la contaminación bacteriana/estado infeccioso a lo largo del tiempo. Esto nos permitirá determinar si el dispositivo puede detectar y rastrear longitudinalmente los cambios intrínsecos que pueden ocurrir durante el proceso de cicatrización de la herida, incluidos, entre otros, la remodelación del colágeno y la infección bacteriana del sitio de la herida.

Como objetivo secundario, deseamos obtener datos valiosos del usuario final sobre la utilidad clínica del dispositivo dentro del entorno de la clínica de heridas. Esta información se utilizará para optimizar versiones posteriores del dispositivo durante el desarrollo del producto.

Lo que es más importante, esperamos verificar de manera concluyente el valor agregado que este dispositivo de imágenes brinda a la práctica tradicional de cuidado de heridas y en qué medida cambiará el estándar de oro.

Objetivos específicos:

1. Determinar si el dispositivo de formación de imágenes por fluorescencia puede detectar cambios en el tejido conectivo a lo largo del tiempo que se puedan correlacionar con la cicatrización o remodelación de heridas, en comparación con los cambios en el tamaño de la herida a lo largo del tiempo.
2. Para determinar la eficacia del dispositivo de formación de imágenes por fluorescencia para detectar la presencia (o contaminación) de bacterias en y alrededor de una herida (incluida la infección), en comparación con los métodos estándar de mejores prácticas (p. visualización de luz blanca y signos y síntomas clínicos, con frotis y bacteriología como el 'estándar de oro').
3. Identificar las relaciones entre las imágenes de autofluorescencia de tejidos y bacterias en heridas (incluido el margen de la herida) y lo siguiente: i) signos clínicos de infección, ii) carga microbiana (es decir, número de organismos por gramo de tejido de la herida), y iii) diversidad de especies microbianas en la herida (es decir, número de especies diferentes aisladas por herida) y firma de Gram.