Investigación de lipedema, linfedema y malformaciones vasculares mediante tomografía optoacústica multiespectral (MSOT)

Hasta la fecha, el camino diagnóstico de las enfermedades que implican una arquitectura alterada del tejido adiposo suele ser lento y depende en gran medida de la experiencia del examinador, por lo que a menudo pasan varios años antes de que el paciente sea tratado adecuadamente. Los métodos de imagen actuales para la evaluación cuantitativa del tejido adiposo subcutáneo sólo proporcionan resultados inespecíficos. Con nuestro estudio, los investigadores presentan un método de imagen novedoso para examinar el tejido adiposo.

La optoacústica es un innovador método de obtención de imágenes híbridas que combina el alto contraste de las imágenes ópticas con la alta resolución de la acústica. El sistema MSOT utilizado consta de un láser en el rango de longitud de onda visible del infrarrojo cercano y del infrarrojo lejano (660 nm -1300 nm) y un sensor ultrasónico conectado a una computadora. Utilizando componentes ópticos, el área a medir se ilumina con pulsos de luz ultracortos de longitud de onda seleccionable. La luz se absorbe en distintos grados dentro del objeto, dependiendo de las propiedades del tejido. La luz láser estimula cromóforos como la hemoglobina o la melanina en el cuerpo humano, lo que provoca una expansión y posterior contracción del tejido, el llamado efecto termoelástico. Las fluctuaciones de volumen microscópicas locales generan ondas de presión en el rango de ultrasonidos (efecto fotoacústico). La superficie de la piel se escanea mediante microetapas de alta precisión. En cada lugar, las señales de ultrasonido generadas por el pulso de luz se registran tomográficamente fuera del objeto mediante el detector y se almacenan en el ordenador. Con la ayuda de algoritmos especiales, a partir de la señal ultrasónica medida se pueden reconstruir en el ordenador las propiedades del tejido. MSOT permite obtener imágenes no invasivas y no ionizantes con alta resolución espacial (80 μm), lo que permite la visualización específica de pigmentos tisulares endógenos, como fibras de colágeno, grasa, melanina, oxihemoglobina y desoxihemoglobina. Los láseres para estimular ciertos cromóforos ya tienen un amplio uso terapéutico en dermatología; sus efectos y efectos secundarios son conocidos y son mínimos o inexistentes cuando se selecciona una energía adecuada. La profundidad de penetración de MSOT es significativamente mayor en comparación con otros métodos de imágenes ópticas.

Además, este sistema de medición no invasivo en tiempo real se puede utilizar en numerosas cuestiones clínicas cotidianas que, de otro modo, requerirían métodos más invasivos como la tomografía computarizada o la resonancia magnética. Además del examen de la arquitectura del tejido graso, la MSOT podría usarse antes y perioperatoriamente para visualizar los vasos, por ejemplo para optimizar o incluso permitir principalmente la perfusión de los colgajos. El objetivo es visualizar y analizar la arquitectura del tejido adiposo subcutáneo en pacientes de cirugía plástica utilizando MSOT.

El estudio está diseñado como un estudio de cohorte prospectivo de sujetos reclutados de la población de pacientes de cirugía plástica. Las mediciones de MSOT se llevan a cabo en 50 sujetos con tejido adiposo subcutáneo clínicamente sano y 50 sujetos con cambios en el tejido adiposo subcutáneo (p. ej. lipedema). Los datos registrados se cuantifican y comparan.

Los sujetos de prueba para este estudio se reclutan en la clínica y policlínica de cirugía traumatológica, ortopedia y cirugía plástica. En particular, los pacientes son reclutados en el horario especial de consulta de cirugía plástica.

Todos los presentes llevan gafas de seguridad láser. Se aplica una película de gel para ultrasonidos en aproximadamente 1 cm² de piel en varios lugares de las extremidades seleccionadas del paciente y se coloca el detector sobre la película de gel. Luego se escanean estas áreas de piel, iluminándose las áreas a examinar con pulsos de luz ultracortos de una longitud de onda seleccionable. Las ondas sonoras resultantes se detectan con sensores ultrasónicos, se reconstruyen en el ordenador y se separan espectralmente. Una sola medición tarda aproximadamente 5 minutos. Incluyendo la preparación, medir las tres áreas de la piel tomará aproximadamente 20 minutos. En este proyecto no se prevén procedimientos invasivos.

Las áreas escaneadas se exportan desde el software como material de imagen y se almacenan de forma seudónima. También hay documentación fotográfica del tejido blando que se escaneó. Estas fotos también se guardan. Para documentar los datos de salud se cumplimenta un formulario de documentación del lipedema.

La modalidad optoacústica no requiere radiaciones ionizantes y se basa únicamente en la detección de ondas acústicas inducidas por luz láser. Tanto la tecnología de irradiación con distintos láseres como la ecografía ya se utilizan ampliamente en el diagnóstico y tratamiento de enfermedades de la piel. Por lo tanto, sus efectos secundarios son muy predecibles y, con energías seleccionadas adecuadamente, mínimos o inexistentes. Para excitar señales optoacústicas se utilizan láseres pulsados ​​de clase 4 en el rango visible e infrarrojo cercano (660 - 1300 nm) con una duración de pulso muy corta (9 ns). El American National Standards Institute (ANSI) ha fijado valores límite para el uso de este tipo de láseres, que no se superan en los experimentos. En teoría, los errores de tratamiento, como elegir un nivel de energía demasiado alto, pueden provocar daños en los tejidos dependiendo del láser utilizado. Los láseres en la zona de la hemoglobina cromófora pueden provocar daños vasculares térmicos en los vasos cada vez más pequeños. Si se eligen energías muy altas, el resultado máximo podría ser un daño local a la epidermis con cicatrices locales posteriores, similares a una quemadura.

Dado que estos efectos se conocen a través de años de experiencia en el uso generalizado, no se espera ninguno de estos efectos secundarios durante este estudio.

La evaluación de las ondas sonoras generadas mediante ecografía se considera segura y no se esperan efectos secundarios.

La luz láser se dirige a la piel a través del detector. Por lo tanto, la luz láser sólo puede penetrar hacia el exterior indirectamente mediante dispersión y, en teoría, llegar a los ojos de las personas que lo rodean. Dado que la luz láser con las especificaciones anteriores puede ser perjudicial para los ojos, se tiene cuidado de garantizar que todos los presentes usen gafas de seguridad láser durante la medición. Prácticamente no existe riesgo de lesiones oculares al usar gafas de seguridad para láser.

Los criterios de interrupción individuales incluyen intolerancia y reacciones como enrojecimiento. Los efectos indeseables descritos anteriormente durante el tratamiento incluyen enrojecimiento y daño vascular térmico a los tejidos blandos o efectos secundarios percibidos subjetivamente. Otro criterio de terminación individual es la revocación del consentimiento de los sujetos de prueba para participar en el estudio o la negativa a usar gafas de seguridad láser.

Los criterios de terminación para el estudio general incluyen: defecto irrecuperable en el sistema de monitoreo (MSOT), pérdida de todos los datos. Enrojecimiento con ampollas en el sentido de quemaduras en la piel grado IIa (aún no descrito).

El objetivo de este proyecto piloto es describir la microarquitectura del tejido adiposo subcutáneo en pacientes con y sin cambios en la piel (p. ej. lipedema) utilizando MSOT. La capacidad de visualizar estos cambios podría conducir a una mejor comprensión de la fisiología y fisiopatología de la piel.

Al realizar la investigación se observan las siguientes pautas y leyes:

• Declaración de Helsinki (2013) complementada por Venecia 1983 y Hong Kong 1989
• El voto del comité de ética local se obtiene del responsable de la investigación científica.
• El inicio y la implementación de la investigación están sujetos a una votación del comité de ética. Una vez finalizada la investigación, se presenta un informe o publicación al comité de ética.
• El consentimiento de los sujetos se da voluntariamente después de que se hayan explicado los riesgos. Los sujetos de prueba no reciben ninguna compensación.
• El consentimiento puede retirarse en cualquier momento sin necesidad de dar motivos.
• Si el participante se retira del estudio, el material de datos que ya se haya obtenido será destruido o se le preguntará al sujeto si está de acuerdo con la evaluación del material.
• Los nombres de los sujetos de prueba y cualquier otra información confidencial están sujetos a confidencialidad médica y a las disposiciones de la Ley Federal de Protección de Datos (BDSG). - - Los datos de los sujetos solo pueden transmitirse bajo seudónimos. Los terceros no tienen acceso a los documentos originales.
• Antes del inicio del estudio, se informa a los sujetos de prueba por escrito y oralmente sobre la naturaleza y el alcance de los exámenes previstos, en particular sobre los posibles beneficios y posibles riesgos para su salud. El consentimiento de los participantes se documenta firmando el formulario de consentimiento.