"Kädessä pidettävän" fluoresoivan digitaalisen kuvantamislaitteen kliininen validointi haavanhoitosovelluksiin

Johdanto ja perustelut:

Haavojen hoito on suuri kliininen haaste ja valtava taakka terveydenhuollolle maailmanlaajuisesti. Kun haavat (krooniset ja akuutit) paranevat, haavakohdassa tapahtuu useita tärkeitä biologisia muutoksia kudos- ja solutasolla. Näitä ovat tulehdus, epidermaalisen esteen uudistuminen ja dermiksen sidekudoksen uusiutuminen. Kuitenkin yleinen suuri komplikaatio, joka ilmenee haavan paranemisprosessin aikana, joka voi vaihdella päivistä kuukausiin, on bakteeri-infektio. Tämä voi aiheuttaa vakavan esteen paranemisprosessille ja johtaa merkittäviin komplikaatioihin, erityisesti kroonisissa ei-parantuvissa haavoissa. Tällä hetkellä normaaliin haavanhoitoon kuuluu mahdollisen infektion tarkkailu suoralla silmämääräisellä tarkastuksella valkoisessa valossa ja ottamalla näytteitä laboratorioon analysoitavaksi, jolloin tuloksen saaminen kestää noin kaksi päivää. Laadullinen visuaalinen arviointi antaa kuitenkin vain yleiskuvan haavan paikasta (eli märkivän materiaalin esiintymisestä ja kuoriutumisesta), mutta se ei anna kriittisen tärkeää tietoa taustalla olevista muutoksista, joita tapahtuu kudos- ja solutasolla (eli infektio, matriisi). uusiutuminen, tulehdus ja nekroosi).

Kaikki krooniset haavat sisältävät bakteereja. Mutta onko haava bakteeritasapainossa (pinnalla olevien organismien kontaminaatio tai kolonisaatio kudoksessa olevien organismien kanssa, jotka ovat järjestäytyneet mikropesäkkeisiin aiheuttamatta vaurioita) tai bakteerien epätasapaino (kriittinen kolonisaatio ja infektio), on ensiarvoisen tärkeää paranemisen kannalta. On tärkeää huomata, että bakteerien esiintyminen jatkuu jatkuvasti bakteeritasapainosta bakteerivaurioon kroonisessa haavassa. Infektiodiagnoosi tehdään tyypillisesti kliinisesti paikallisen haavapohjan ja sen ympäristön, syvempien rakenteiden ja ympäröivän ihon merkkien ja oireiden perusteella. Bakteeri-infektion esiintyminen ja vakavuus diagnosoidaan tyypillisesti haavan kliinisen ulkonäön perusteella valkoisessa valossa (eli kipu, märkivä tulehdus, kuoriutuminen, turvotus, punoitus, kuumuus). Suuri ongelma on, että bakteerikontaminaatiota haavassa ja sen ympärillä ei voida määrittää suoraan visualisoimalla itse bakteerit valkoisessa valossa, vaan se perustuu kliinisiin merkkeihin ja oireisiin, jotka aiheutuvat bakteerikontaminaation ja/tai haavan sisällä olevan infektion (eli kipu, märkivä eksudaatti, kuoriutuminen, turvotus, punoitus, kuumuus).

Haavoissa olevien sidekudosten uusiutuminen ja paraneminen sisältää samanaikaisen kollageenifibrillien synteesin ja hajoamisen. Nämä bakteerit sisältävät yleisiä lajeja, joita tyypillisesti esiintyy haavakohdissa (eli Staphylococcus- ja Pseudomonas-lajit). Bakteerinäytteet kerätään haavatutkimuksen yhteydessä, ja niiden etuna on tiettyjen bakteeri-/mikrobilajien tunnistaminen ja bakteeritaakan kvantifiointi. Usein haavapaikalta kuitenkin otetaan satunnaisesti useita vanupuikkoja, joita ei ole kohdistettu, ja jotkin pyyhkäisytekniikat voivat levittää mikro-organismeja haavan mukana keräysprosessin aikana, mikä vaikuttaa potilaan paranemisaikaan ja sairastuvuuteen. Tämä voi olla ongelma erityisesti suurissa kroonisissa (ei-paranevissa) haavoissa, joissa bakteerien havaitseminen ei ole optimaalinen huolimatta useiden pyyhkäisyiden keräämisestä. Lisäksi bakteriologisten viljelytulosten palautuminen laboratoriosta kestää usein noin 2-4 päivää, mikä viivästyttää merkittävästi diagnoosia ja hoitoa. Siten bakteeripyyhkäisyillä ei voida havaita reaaliaikaisesti haavojen tarttuvaa tilaa. Lisäksi vaikka haavan pyyhkäisy näyttää yksinkertaiselta, se voi johtaa epäasianmukaiseen hoitoon, potilaiden sairastumiseen ja lisääntyneeseen sairaalahoitoon, jos sitä ei suoriteta oikein. Kuvapohjaisella menetelmällä, joka mahdollistaa haavan paranemisen reaaliaikaisen seurannan, erityisesti ihon sidekudoksen varhaisen uudelleenmuodostumisen sekä bakteerikontaminaation ja/tai infektion esiintymisen ajan mittaan, voi olla merkittävä kliininen vaikutus.

Autofluoresenssikuvausta on käytetty gastroenterologiassa sekä kollageenin että bakteerifluoresenssin kuvaamiseen kliinisissä tutkimuksissa. Haluamme laajentaa kudosten autofluoresenssikuvaustekniikan käyttöä haavan hoitoon ja hoitoon, jotta haavan paikasta saadaan biologisesti relevanttia tietoa kudos- ja biomolekyylitasolla reaaliajassa paranemisprosessin aikana. Kun kudosten autofluoresenssia käytetään haavojen arvioimiseen, se voi auttaa määrittämään haavan paranemisasteen ja bakteeri-infektion olemassaolon. Alustavissa prekliinisissä testeissä olemme havainneet, että kun haavoja valaistaan ​​tietyllä viritysvalon aallonpituusyhdistelmällä, endogeeniset kudoskomponentit lähettävät ominaista fluoresoivaa signaalia, kun taas bakteerit lähettävät ainutlaatuisen fluoresenssisignaalin.

Olemme äskettäin kehittäneet innovatiivisen optisen molekyylikuvausalustan, joka perustuu korkearesoluutioisiin fluoresenssi- ja valkovaloteknologioihin kädessä pidettävässä, reaaliaikaisessa, korkearesoluutioisessa, ei-invasiivisessa (esim. kontaktiton) muodossa. Tämä keksintö tarjoaa reaaliaikaisen haavan tärkeän biologisen ja molekulaarisen tiedon havaitsemisen ensimmäistä kertaa, ja sillä voi olla merkittävä vaikutus tavanomaisen haavan hoidon ja hoidon parantamiseen. Laajan prekliinisen testauksen perusteella ehdotetulla tekniikalla on kyky kerätä autofluoresenssikuvia haavoista ja havaita haavan paranemiseen liittyvien sidekudospitoisuuksien ja biologisen jakautumisen olemassaolo ja suhteelliset muutokset. Se voi myös havaita varhaisimman viitteen bakteeri-/mikro-organismikontaminaatiosta haavassa (jotka ovat okkulttisia tai tavalliseen valkoiseen valoon visuaalisesti perustuvia arvioita), mikä tarjoaa mittauksen infektion tilasta. Tämä voi vaikuttaa merkittävästi kliinisen haavan hoitoon ja hoitoon i) vähentämällä komplikaatioita, jotka liittyvät bakteeri-infektion havaitsematta jättämiseen, ii) helpottamalla kuvaohjattua vanupuikkoa/biopsiaa ja iii) seuraamalla haavan paranemista ajan myötä. Lisäksi kuvantamislaitealustan kompakti ja kannettava muotoilu tekee siitä ihanteellisen kliinisen haavanhoitoympäristön sekä kotihoitokäyntejä varten.

Opintojen tavoitteet ja erityistavoitteet

Tämän kliinisen tutkimuksen ensisijaisena tavoitteena on arvioida "kädessä pidettävän" fluoresoivan digitaalisen kuvantamislaitealustamme käyttöä ja tehokkuutta kroonisten haavojen reaaliaikaiseen ei-invasiiviseen kliiniseen seurantaan niiden paranemisen ja bakteerikontaminaation/tarttuvan tilan ajan mittaan. Tämän avulla voimme määrittää, voiko laite havaita ja seurata pituussuunnassa luontaisia ​​muutoksia, joita saattaa esiintyä haavan paranemisprosessin aikana, mukaan lukien, mutta ei rajoittuen, kollageenin uudelleenmallinnus ja haavakohdan bakteeri-infektio.

Toissijaisena tavoitteenamme on saada arvokasta loppukäyttäjätietoa laitteen kliinisestä käyttökelpoisuudesta haavaklinikan ympäristössä. Näitä tietoja käytetään laitteen myöhempien versioiden optimointiin tuotekehityksen aikana.

Mikä tärkeintä, toivomme, että voimme lopullisesti varmistaa, minkä lisäarvon tämä kuvantamislaite tuo perinteiseen haavanhoitokäytäntöön ja missä määrin se muuttaa kultastandardia.

Erityiset tavoitteet:

1. Sen määrittämiseksi, pystyykö fluoresenssikuvauslaite havaitsemaan muutoksia sidekudoksessa ajan mittaan, jotka voidaan korreloida haavan paranemisen tai uudelleenmallintumisen kanssa verrattuna haavan koon muutoksiin ajan myötä.
2. Fluoresenssikuvauslaitteen tehokkuuden määrittäminen bakteerien esiintymisen (tai kontaminaation) havaitsemisessa haavassa ja sen ympärillä (mukaan lukien infektio) verrattuna tavanomaisiin parhaiden käytäntöjen menetelmiin (esim. valkoisen valon visualisointi ja kliiniset merkit ja oireet, vanupuikko ja bakteriologia "kultastandardina").
3. Tunnistaa kudosten ja bakteerien autofluoresenssikuvauksen välinen yhteys haavoissa (mukaan lukien haavan reunassa) ja seuraaviin: i) infektion kliiniset merkit, ii) mikrobikuormitus (eli organismien lukumäärä grammaa kohti haavakudosta) ja iii) haavassa olevien mikrobilajien monimuotoisuus (eli haavaa kohden eristettyjen eri lajien lukumäärä) ja gramman merkintä.