Monispektrikuvaus perifeerisiä verisuonisairauksia sairastavien potilaiden haavojen arvioimiseksi

Perifeerinen verisuonisairaus (PVD) on yleinen vanhusten sairaus, joka johtaa verenkierron heikkenemiseen alaraajoissa. Kudosperfuusion heikkenemisen seurauksena PAD-potilaat voivat kokea kipua, heikentynyttä harjoituskykyä ja kudosten menetystä, joista osa vaatii lopulta amputoinnin. Maailmanlaajuisesti alaraajojen ääreisvaltimotauti on kolmanneksi yleisin ateroskleroottisen sydän- ja verisuonisairauksien aiheuttaja, ja se vaikuttaa yli 200 miljoonaan yksilöön maailmanlaajuisesti. Perifeeriset verisuonisairaudet yleistyvät, kun ilmaantuvuus lisääntyy iän ja maailmanlaajuisen väestön ikääntyessä. Vuonna 2010 ääreisvaltimotautia sairastavien ihmisten määrän arvioitiin lisääntyneen 23,5 % viimeisen vuosikymmenen aikana. PVD:n taloudellinen taakka on merkittävä. Pelkästään Yhdysvalloissa PVD vastaa yli 20 miljardin dollarin vuotuisista terveydenhuoltoon liittyvistä kuluista. Erityisesti parantumattomat haavat muodostavat merkittävän osan näistä menoista, yli 3 miljardia dollaria vuodessa.

Tarve kehittää tehokas menetelmä PVD-haavojen elinkelpoisuuden karakterisoimiseksi on johtanut useiden innovatiivisten tekniikoiden syntymiseen. Yleisesti käytettyjä diagnostisia menetelmiä ovat nilkka-olkavarsiindeksi (ABI), pulssin tilavuusmittaukset, dupleksiultraääni, laskimopletysmografia, angiografia röntgenkuvauksella, tietokonetomografia ja magneettikuvaus. Kuitenkin monilta näistä tekniikoista puuttuu kyky lajitella ja määrittää riittävästi haavan elinkelpoisuutta. Nilkka brakiaalinen indeksi (ABI) on yksi yleisimmistä seulontatekniikoista, joita käytetään PVD:n esiintymisen toteamiseen, mutta se ei ole herkkä luomaan herkkiä ja spesifisiä haavoja elinkelpoisiksi tai elinkelpoisiksi. ABI antaa viitteen hemodynaamisesti merkittävästä tukkeutumisesta, mutta ei mittaa verenkiertoa suoraan. Doppler-ultraääni on toinen yleinen menetelmä, jolla voidaan mitata valtimon verenvirtausta, mutta jotkut ryhmät ehdottavat, että reisivaltimon verenvirtaus ei välttämättä ole tarkka hemodynaaminen osoitus lihasiskemiasta. Magneettiresonanssispektroskopia on myös uusi tekniikka, joka on validoitu PVD:n arvioinnissa. Uudet magneettikuvaussekvenssit, kuten PIVOT (Perfuusio, Intravaskulaarinen venous Oxygen Saturation), yhdistävät veren happitasosta riippuvaisen (BOLD) MRI:n ja valtimoiden pyörimismerkinnän (ASL) kudoksen kokonaisvaltaiseksi arvioimiseksi. Huolimatta monien MRI-tekniikoiden lupaamista vahvuuksista, kliinisen käytön rajoituksia on edelleen korkeiden kustannusten ja resurssien saatavuuden vuoksi.

Perifeeristen verisuonitautien aiheuttamissa alaraajojen haavoissa on riittämätön perfuusio. Tällä hetkellä alueen verisuonten perfuusion parantamiseksi on kolme suurta lähestymistapaa: lääketieteellinen hoito, avoin leikkaus ja endovaskulaarinen kirurgia. Lääketieteellinen hoito koostuu elämäntapojen muuttamisesta ja siihen liittyvien riskitekijöiden, kuten tupakoinnin, diabeteksen, hyperlipidemian, verenpaineen ja hyperkoagulaation, hallinnasta. Vaikka alaraajojen iskemian aiheuttamien haavojen lääketieteellisessä hoidossa on edistytty, laajojen valtimoiden revaskularisaatio on edelleen nykyinen hoitostandardi. Avointa ohitusleikkausta käytetään usein ohittamaan ahtautuneet valtimot ja parantamaan perfuusiota alaraajojen haavoihin. Viimeisten kahden vuosikymmenen aikana endovaskulaarinen interventio on noussut lisähoitona, koska se on minimaalisesti invasiivinen ja siihen saattaa liittyä pienempi sairastuvuus ja kuolleisuus. Sen lisäksi, että kirurgisten toimenpiteiden lääketieteellinen hoito parantaa alaraajojen haavojen perfuusiota, tarvitaan paikallista haavahoitoa paranemisprosessin nopeuttamiseksi ja infektioiden estämiseksi.

Kuitenkin tarvitaan edelleen tehokkaita triagetekniikoita, jotka auttavat kliinikkoja päättämään, tarvitaanko kirurgista hoitoa. Tämä mahdollistaisi kirurgisen vs. konservatiivisen hoidon ja sairaalahoidon vs. avohoidon varhaisen määrittämisen. Jos leikkausta tarvitaan, potilaan toimintakyky paranee, jos se tehdään aikaisemmin. Myös kirurgisten potilaiden sairaalahoito on erittäin kallista. Niiden potilaiden avohoito, joilla on perifeerisiä verisuonihaavoja, jotka eivät vaadi leikkausta, vähentäisi merkittävästi kirurgisiin toimenpiteisiin liittyviä kustannuksia.

Lähi-infrapunapistespektroskopia (NIRS) mittaa ei-invasiivisesti hemoglobiinin virtausta, pitoisuutta ja hapetusta valtimoissa, kapillaareissa ja laskimoissa useiden senttimetrien syvyydessä kudoksessa. NIRS on turvallinen ja mukava potilaille, ja se soveltuu hyvin perifeeristen verisuonisairauksien haavojen elinkelpoisuuden mittaamiseen, mukaan lukien kudosten perfuusio, hapetus ja hemoglobiini. Tähän mennessä tutkimukset ovat osoittaneet NIRS-tekniikan pätevyyden potilailla, joilla on ääreisvaltimotauti. Monispektriinfrapunalaite (MSID) edustaa merkittävää kehitystä olemassa olevista NIRS-kuvantamislaitteista, jotka on suunniteltu kliiniseen ympäristöön. MSID:stä on tullut kaupallinen laite, jonka KENT imaging (Calgary, Kanada) tuottaa sen jälkeen, kun useat eläin- ja kliiniset tutkimukset ovat vahvistaneet sen käytön. MSID on uuden sukupolven NIR-kuvantamislaitteet, joissa on parannettu siirrettävyys ja toiminnallisuus. MSID pystyy seuraamaan monia muuttujia, kuten sytokromioksidaasia kudoksen hapen käytön merkkinä, happisaturaatiota, perfuusiota ja methemoglobiinia vapaiden radikaalien vaurioiden merkkinä. MSID:n etuna on sen kyky ottaa huomioon ihon väri. Melaniini imee valoa ja vaimentaa kameran vastaanottamaa NIR-valoa. Kentin kuvantamislaitteessa on ainutlaatuiset matemaattiset algoritmit ihon melaniinipitoisuuden huomioon ottamiseksi. Monissa aiemmissa tutkimuksissa, jotka tehtiin NIRS-tekniikalla PVD-haavoissa, melaniinipitoisuutta ei pidetty tekijänä, koska potilaat olivat pääosin valkoihoisia. Kuitenkin monissa monikulttuurisissa kaupungeissa, joissa potilaiden melaniinipitoisuus vaihtelee suuresti, melaniinikorjaukset NIRS-kuvauksessa ovat erittäin tärkeitä.

Käyttämällä tätä uutta ja kliinisesti käyttökelpoista PVD:tä varten suunniteltua NIRS-tekniikkaa, tämä tutkimus pyrkii tunnistamaan eläviä haavoista elottomista haavoista ja määrittämään haavan vakavuuden verisuonten interventioaiheiden arvioinnissa. Tämä tekniikka soveltuu hyvin käytettäväksi haavapotilaspopulaatiossa, koska mittausajat ovat lyhyitä ja koehenkilöiden liikkuminen ei ole ongelma. Sellaisenaan tässä hankkeessa on tarkoitus soveltaa uutta teknologiaa, jolla on kyky arvioida nopeasti haavat PVD:n komplikaatioina.