Mikroverenkierron normaalien alueiden määrittäminen CytoCam-IDF-kuvauksella

Tausta

Sepsis on erittäin heterogeeninen sairaustila, jonka aiheuttaa isännän epäsäännelty vaste systeemiseen infektioon, ja kontrolloimattomat pro- ja anti-inflammatoriset prosessit johtavat sivukudosvaurioon ja immuunivasteen heikkenemiseen.

Sepsis on merkittävä terveystaakka maailmanlaajuisesti, ja Yhdistyneessä kuningaskunnassa kuolee noin 44 000 vuodessa. Kansainvälisesti sovittujen hoito-ohjeiden ohjaama nopea hoito parantaa sepsiksen tuloksia. Sepsiksen varhainen diagnoosi on kuitenkin edelleen vaikeaa, sillä nykyiset diagnostiset kriteerit perustuvat elinten toimintahäiriöihin ja makrohemodynaamisten muuttujien poikkeamiin. Diagnoosihetkellä kuolleisuus on yli 10 %. Tällä hetkellä sepsiksen diagnosoinnissa ei ole erityisiä kriteerejä taustalla olevien patofysiologisten poikkeavuuksien perusteella, erityisesti mikroverenkierron arvioinnissa.

Mikroverenkierto sepsiksessä

Mikroverenkierto muodostuu tiheästä arteriolien, kapillaarien ja laskimoiden verkostosta, jonka halkaisija on alle 150 um. Sen tehtävänä on toimittaa ravinteita ja happea aerobiseen aineenvaihduntaan ja vähentää solujen kuona-aineita.

Sepsis vaikuttaa kaikkiin mikroverenkierron elementteihin, ja mikroverenkiertohäiriöillä on tärkeä rooli vakavan sepsiksen ja septisen shokin patofysiologiassa. Sepsis liittyy vähentyneeseen kapillaaritiheyteen ja lisääntyneeseen perfuusion heterogeenisyyteen, mikä johtaa heikentyneeseen hapen kuljetukseen, kudosten hypoksiaan ja myöhemmin elinten toimintahäiriöön. Muutokset mikroverenkierron toiminnassa voivat edeltää sepsiksen perinteisiä diagnostisia piirteitä, jolloin saadaan aikaisempaa tietoa potilaista, joille kehittyy vaikea sepsis ja monielinten vajaatoiminta. Sepsiksen tunnistaminen tässä varhaisessa vaiheessa mahdollistaisi nopean hoidon, jonka tarkoituksena on palauttaa mikroverenkierron homeostaasi ja siten muuttaa taudin etenemistä.

Useat tutkimukset ovat osoittaneet, että mikroverenkierron parannukset varhaisen elvytysvaiheen jälkeen liittyvät elinten toimintahäiriöiden vähenemiseen, ja niillä potilailla, joiden mikroverenkierto ei parane elvytystoimen jälkeen, on huonompi tulos. Huolimatta mikroverenkierron merkityksen tunnustamisesta sepsiksessä, nykyiset tavoitteelliset päätepisteet perustuvat sydän- ja verisuonijärjestelmän/elinten toiminnan maailmanlaajuisten mittausten seurantaan ja palauttamiseen (esim. syke, verenpaine, virtsan eritys, laktaatti), osittain siksi, että mikroverenkiertoa on vaikea seurata kliinisessä käytännössä. Makrohemodynaamisten muuttujien paraneminen ei kuitenkaan takaa mikroverenkierron homeostaasin palautumista. Mikroverenkierron toiminnan kliininen arviointi päätellään tällä hetkellä hapentumisen/aineenvaihdunnan heikkenemisestä johtuvien sivutuotteiden, kuten laktaatin ja hiilidioksidin, mittauksesta.

Videomikroskooppiset tekniikat mikroverenkierron arvioimiseksi

Videomikroskooppiset tekniikat mahdollistavat mikroverenkierron visualisoinnin in vivo, mikä mahdollistaa kapillaaritiheyden, perfuusion ja virtausdynamiikan suoran mittauksen. Viime aikoihin asti nämä tekniikat, jotka sisältävät ortogonaalisen polarisaatiospektraalikuvauksen (OPS) ja SDF (Sidestream Dark Field) -kuvauksen, ovat olleet kliinisesti saavuttamattomissa niiden tilaa vievän luonteensa, operaattorista riippuvan tulosteen ja aikaa vievän offline-analyysivaatimuksen vuoksi.

Äskettäin on kehitetty kolmannen sukupolven käsimikroskooppi (CytoCam-IDF, Braedius Medical, NL), joka hyödyntää Incident Dark Field (IDF) -valaistusta. Laitteessa on reaaliaikainen automaattinen digitaalinen kuva-analyysi yhdistettynä korkearesoluutioisiin linsseihin ja tietokoneohjattavaan kuvakennoon tarkkuuden parantamiseksi. CytoCam sisältää myös uudenlaisen kvantitatiivisen tarkennusmekanismin integroidulla etäisyydenmittausjärjestelmällä, jolloin kun tarkennussyvyys on määritetty tietylle potilaalle, voidaan tehdä sarjamittauksia ilman, että tarkennusta tarvitsee säätää manuaalisesti, mikä parantaa mittausten nopeutta ja helppoutta. Tämä uusi laite toimii hyvin aiempiin laitteisiin verrattuna, sillä se tarjoaa paremman kontrastin ja kuvan terävyyden, mikä mahdollistaa suuremman määrän mikrosuonten visualisoimista.

Ratkaisevaa on, että CytoCam on varustettu mittatilaustyönä tehdyllä ohjelmistolla, jonka avulla kuvat voidaan tallentaa ja analysoida automaattisesti niiden ottohetkellä. Mikroverenkierron seuranta ei ole uusi tekniikka, mutta käyttäjäystävällisen ergonomian, tarkan kuvanoton ja automatisoidun analyysin yhdistelmä avaa tämän mahdollisesti hyödyllisen mikroverenkierron toiminnan suoran mittauksen vuodehoitoon.

Sublingvaalisen mikroverenkierron analyysi Alan asiantuntijoiden vuonna 2006 järjestämässä pyöreän pöydän keskustelussa pyrittiin selventämään mikroverenkiertoanalyysiin sisältyviä piirteitä, ja pääteltiin, että mikroverenkierron arvioinnin tulisi sisältää verisuonitiheyden, kapillaariperfuusion ja heterogeenisyyden mittaukset. indeksi (aluksissa

Nämä mitatut muuttujat ovat:

Mikrovaskulaarinen virtausindeksi (MFI) - Perfuusion laatu Kuva jaettuna kvadrantteihin. Kullekin neljännekselle annetaan numero vallitsevan virtaustyypin mukaan (0 = ei virtaa, 1 = ajoittainen, 2 = hidas, 3 = jatkuva). Rahalaitos saadaan neljän arvon keskiarvosta.

Suonten kokonaistiheys (TVD) Suonten tiheys - Suonten kokonaispituus jaettuna analysoidun alueen kokonaispinta-alalla.

Perfusoidun suonen tiheys (PVD) - Funktionaalinen suonen tiheys Perfusoitujen suonten kokonaispituus (MFI-pistemäärä 2/3) jaettuna analysoidulla alueella.

Perfusoitujen suonien suhteellinen osuus (PPV) - Perfuusion laatu 100 x perfusoitujen suonten lukumäärä jaettuna suonten kokonaismäärällä Heterogeenisuusindeksi (HI) Suonten välisen virtauksen heterogeenisyyden mitta. Korkein rahalaitos - pienin rahalaitos jaettuna keskimääräisellä rahalaitoksella kaikissa analysoiduissa kohteissa

Verrattuna terveisiin vapaaehtoisiin sepsispotilailla on alhaisemmat PVD-, PPV- ja MFI-arvot sekä lisääntynyt heterogeenisyysindeksi makrohemodynaamisesta tilasta riippumatta. Sepsis ei näytä vaikuttavan kapillaarien kokonaistiheyteen. Nämä havainnot vahvistivat International Study on Microcirculatory Shock Occurrence in Acutely Ill Patients (microSOAP) -tutkimus.

MicroSOAP-tutkimus on tähän mennessä suurin tutkimus, joka tutkii mikroverenkierron muutosten merkitystä heterogeenisessa teho-osasto-populaatiossa (ts. ei vain ne, joilla on sepsis). Käyttäen edellisen sukupolven samankaltaista tekniikkaa tutkijat havaitsivat, että 501 analyysiin otetusta potilaasta 86:lla (17 %) oli epänormaali MFI (määritelty a priori

CytoCam Toolsin automaattinen analyysi

CytoCam Tools on patentoitu ohjelmisto, joka toimitetaan edellä mainitun mikroverenkiertomonitorin mukana. Se hyödyntää uutta analyysitekniikkaa, nimeltään kapillaariverkkoanalyysi (CNA), jossa mikroverenkierto analysoidaan automaattisesti ja käyttäjästä riippumattomasti kaksivaiheisella prosessilla, joka sisältää automaattisen verisuonen havaitsemisen (riippuen visualisoitujen verisuonten halkaisijasta), jota seuraa punasolujen nopeuden arviointi tunnistetuissa verisuonissa.

Seuraavat mikroverenkierron muuttujat määritetään sitten automaattisesti.

• Suonen kokonaistiheys (TVD) – Kaikkien havaittujen suonten kokonaispituus jaettuna käsitellyllä alueella.
• Speed ​​Index (SI) - Suhteellinen luku, joka on johdettu intensiteetin vaihtelusta pitkin suonen keskiviivaa ja joka kuvaa aluksessa havaittua nopeutta.
• Perfuusionopeusindeksi (PSI) - SI suonessa, jossa SI on korkeampi kuin perfuusiokynnys (PT).
• Keskimääräisen perfuusionopeuden ilmaisin (APSI) – Kaikkien PSI-arvojen summa jaettuna perfusoitujen suonten kokonaismäärällä.
• Perfusoitujen verisuonten osuus (PPV) – Kaikkien suonten kokonaispituus, joiden SI on korkeampi kuin PT, jaettuna kaikkien havaittujen verisuonten kokonaispituudella x 100,
• Perfused Vessel Density (PVD) – Kaikkien suonten kokonaispituus, joiden SI on korkeampi kuin PT jaettuna käsitellyllä alueella.
• Keskimääräinen perfuusionopeusindikaattorin heterogeenisyysindeksi (APSI HI) - Kuva jaettu neljänneksiin ja APSI johdettu kullekin neljännekselle. APSI korkein miinus alin APSI jaettuna kaikkien neljännesten keskimääräisellä APSI:llä.

PPV:n ja PVD:n arviointi perustuu punasolujen nopeuden automaattiseen analyysiin tunnistetuissa verisuonissa. Tämän saavuttamiseksi asetetaan ennalta määrätty perfuusiokynnys (PT). PT kuvaa virtauksen tilaa tunnistetuissa suonissa ja voi vaihdella 0:sta äärettömään. Valmistusarvioinnissa on selvitetty, että yli 1 PT on yhdenmukainen "perfusoidun tilan" kanssa, ja tämä voidaan jakaa edelleen seuraavasti:

Perfuusiokynnys

Virtauksen tila 0 - 1 = Ei virtausta 1 - 5 = Hidas 5 tai suurempi = Hyvä virtaus Näiden automaattisesti mitattujen terveysmuuttujien normaalit alueet ovat tällä hetkellä tuntemattomia. Normaalien vaihteluvälien ymmärtäminen antaisi meille mahdollisuuden hyödyntää tätä tekniikkaa tulevissa septisen sairauden varhaista diagnosointia koskevissa tutkimuksissa. Potilaiden tunnistaminen sepsiksen patofysiologisen prosessin varhaisessa vaiheessa ennen perinteisesti diagnostisten makroverenkiertohäiriöiden kehittymistä voi mahdollistaa hoidon aikaisemman täytäntöönpanon.

Perustelut

CytoCam-järjestelmä voi olla askel kohti käyttäjäystävällisempää, toistettavampaa, kliinisesti käyttökelpoista lähestymistapaa mittaamiseen ja mikrovaskulaaristen toimintojen muutoksiin reagoimiseen kliinisten tulosten parantamiseksi. Näiden mittausten normaalialueita ei kuitenkaan tunneta, eikä niitä ilman jatkotutkimuksia voida tehdä. Tässä tutkimuksessa selvitetään CytoCam-järjestelmän automaattisesti määritettävien mittausten normaalialueet terveillä koehenkilöillä ja avataan uusia mahdollisuuksia tutkimuksille, joiden ennakoimme olevan mikroverenkierron toimintahäiriöistä kärsivien potilaiden varhainen tunnistaminen (kuten sepsiksessä havaitaan) ; joiden mikroverenkiertoparametrit jäävät näiden äskettäin määriteltyjen alueiden ulkopuolelle. Tämä on ensimmäinen askel kohti rutiininomaista vuodevierestä tehtävää mikroverenkierron seurantaa tehoosastollamme.

Tämä työ perustuu Leicester Royal Infirmaryn diagnostisessa kehitysyksikössä (DDU) parhaillaan käynnissä oleviin projekteihin. DDU on Leicesterin yliopiston yliopistojen välinen lääketieteen, avaruustieteen ja ilmakehän kemian välinen projekti, jossa tutkitaan uusien ei-invasiivisten monitorien käyttöä hätälääketieteessä ja tehohoidossa.

Tutkittava väestö

TAVOITE

Tunnistaa automaattisesti mitattujen mikroverenkiertomuuttujien normaalit alueet CytoCam-järjestelmän määrittäminä eri aikuisten ikäryhmissä.