Validation clinique d'un appareil d'imagerie numérique à fluorescence «portatif» pour les applications de soins des plaies

Introduction et justification :

Le soin des plaies est un défi clinique majeur et représente un énorme fardeau pour les soins de santé dans le monde entier. Au fur et à mesure que les plaies (chroniques et aiguës) guérissent, un certain nombre de changements biologiques clés se produisent au site de la plaie au niveau tissulaire et cellulaire. Parmi ceux-ci figurent l'inflammation, la reformation de la barrière épidermique et le remodelage du tissu conjonctif dans le derme. Cependant, une complication majeure courante survenant au cours du processus de cicatrisation, qui peut durer de quelques jours à plusieurs mois, est une infection bactérienne. Cela peut entraver sérieusement le processus de cicatrisation et entraîner des complications importantes, en particulier dans les plaies chroniques qui ne cicatrisent pas. Actuellement, le soin standard des plaies comprend la surveillance d'une éventuelle infection par une inspection visuelle directe sous lumière blanche et en prélevant des échantillons pour analyse en laboratoire, ce qui prend environ deux jours pour fournir un résultat. Cependant, l'évaluation visuelle qualitative ne fournit qu'une vue globale du site de la plaie (c. remodelage, inflammation et nécrose).

Toutes les plaies chroniques contiennent des bactéries. Mais que la plaie soit en équilibre bactérien (contamination par des organismes en surface ou colonisation par des organismes dans les tissus disposés en microcolonies sans causer de dommages) ou en déséquilibre bactérien (colonisation critique et infection) est d'une importance primordiale pour la cicatrisation. Il est important de noter qu'il existe un continuum de présence bactérienne allant de l'équilibre bactérien aux dommages bactériens dans une plaie chronique. Le diagnostic d'infection est généralement posé cliniquement sur la base de signes et de symptômes dans et autour du lit de la plaie locale, des structures plus profondes et de la peau environnante. La présence et la gravité de l'infection bactérienne sont généralement diagnostiquées sur la base de l'aspect clinique de la plaie sous lumière blanche (c'est-à-dire douleur, exsudat purulent, formation de croûtes, gonflement, érythème, chaleur). Un problème majeur est que la contamination bactérienne à l'intérieur et autour d'une plaie ne peut pas être déterminée directement par la visualisation des bactéries elles-mêmes sous lumière blanche, mais est basée sur les signes et symptômes cliniques causés par la contamination bactérienne et/ou l'infection à l'intérieur de la plaie (c'est-à-dire douleur, exsudat purulent, formation de croûtes, gonflement, érythème, chaleur).

Le remodelage et la cicatrisation des tissus conjonctifs dans les plaies impliquent la synthèse et la dégradation simultanées des fibrilles de collagène. Ces bactéries comprennent des espèces communes que l'on trouve généralement au niveau des plaies (c'est-à-dire les espèces Staphylococcus et Pseudomonas). Les écouvillons bactériens sont prélevés au moment de l'examen de la plaie et ont l'avantage de permettre l'identification d'espèces bactériennes/microbiennes spécifiques et la quantification de la charge bactérienne. Cependant, souvent, plusieurs écouvillons sont prélevés au hasard sur le site de la plaie et ceux-ci ne sont pas ciblés, et certaines techniques d'écouvillonnage peuvent propager les micro-organismes avec la plaie pendant le processus de collecte, affectant ainsi le temps de guérison et la morbidité du patient. Cela peut être un problème, en particulier avec les grandes plaies chroniques (non cicatrisantes) où le rendement de détection de la présence bactérienne est sous-optimal, malgré la collecte de plusieurs écouvillons. De plus, les résultats des cultures bactériologiques mettent souvent environ 2 à 4 jours à revenir du laboratoire, ce qui retarde considérablement le diagnostic et le traitement. Ainsi, les écouvillons bactériens ne permettent pas de détecter en temps réel l'état infectieux des plaies. De plus, bien que l'écouvillonnage des plaies semble simple, il peut entraîner un traitement inapproprié, la morbidité des patients et une augmentation des séjours à l'hôpital s'il n'est pas effectué correctement. Une méthode basée sur l'image qui permet de surveiller en temps réel la cicatrisation des plaies, en particulier le remodelage précoce du tissu conjonctif dermique, et la présence d'une contamination bactérienne et/ou d'une infection au fil du temps pourrait avoir un impact clinique significatif.

L'imagerie par autofluorescence a été utilisée en gastro-entérologie pour imager à la fois le collagène et la fluorescence bactérienne dans des études cliniques. Nous souhaitons étendre l'utilisation de la technologie d'imagerie par autofluorescence tissulaire aux soins et à la gestion des plaies afin de fournir des informations biologiquement pertinentes sur le site de la plaie aux niveaux tissulaire et biomoléculaire en temps réel pendant le processus de cicatrisation. Lorsqu'elle est utilisée pour évaluer les plaies, l'autofluorescence des tissus peut aider à déterminer le degré de cicatrisation des plaies et la présence d'une infection bactérienne. Lors de tests précliniques préliminaires, nous avons découvert que lorsque les plaies sont éclairées par une combinaison de longueurs d'onde spécifique de lumière d'excitation, les composants tissulaires endogènes émettent un signal fluorescent caractéristique, tandis que les bactéries émettent un signal de fluorescence unique.

Nous avons récemment développé une plate-forme d'imagerie moléculaire optique innovante basée sur des technologies de fluorescence et de lumière blanche à haute résolution dans un appareil portatif, en temps réel, à haute résolution et non invasif (par ex. format sans contact). Cette invention offre pour la première fois une détection en temps réel d'informations biologiques et moléculaires importantes d'une plaie, et pourrait avoir un impact significatif sur l'amélioration des soins et de la gestion conventionnels des plaies. Basée sur des tests précliniques approfondis, la technologie proposée a la capacité de collecter des images d'autofluorescence des plaies et de détecter la présence et les changements relatifs dans le contenu du tissu conjonctif et la biodistribution impliqués dans la cicatrisation des plaies. Il peut également détecter la première indication de contamination bactérienne/micro-organisme dans la plaie (qui est occulte par rapport à l'évaluation visuelle à la lumière blanche standard), fournissant ainsi une mesure de l'état de l'infection. Cela pourrait avoir un impact significatif sur les soins et la gestion cliniques des plaies en i) réduisant les complications associées à la détection manquée d'une infection bactérienne, ii) facilitant l'écouvillonnage/la biopsie guidés par l'image et iii) surveillant la cicatrisation des plaies au fil du temps. De plus, la conception compacte et portable de la plate-forme d'appareil d'imagerie la rend idéale pour l'environnement clinique de soins des plaies ainsi que pour une utilisation au point de service pour les visites de soins à domicile.

Objectifs de l'étude et buts spécifiques

L'objectif principal de cette étude clinique est d'évaluer l'utilisation et l'efficacité de notre plate-forme d'appareil d'imagerie numérique à fluorescence "portable" pour la surveillance clinique non invasive en temps réel des plaies chroniques pour la cicatrisation et la contamination bactérienne/l'état infectieux au fil du temps. Cela nous permettra de déterminer si l'appareil peut détecter et suivre longitudinalement les changements intrinsèques qui peuvent se produire pendant le processus de cicatrisation, y compris, mais sans s'y limiter, le remodelage du collagène et l'infection bactérienne du site de la plaie.

Comme objectif secondaire, nous souhaitons obtenir des données précieuses sur l'utilisateur final sur l'utilité clinique du dispositif dans l'environnement de la clinique des plaies. Ces informations seront utilisées pour optimiser les versions ultérieures de l'appareil lors du développement du produit.

Plus important encore, nous espérons vérifier de manière concluante la valeur ajoutée que cet appareil d'imagerie apporte à la pratique traditionnelle du soin des plaies, et dans quelle mesure il changera l'étalon-or.

Objectifs spécifiques :

1. Déterminer si le dispositif d'imagerie par fluorescence peut détecter des changements dans le tissu conjonctif au fil du temps qui peuvent être corrélés avec la cicatrisation ou le remodelage de la plaie, par rapport aux changements de taille de la plaie au fil du temps.
2. Déterminer l'efficacité du dispositif d'imagerie par fluorescence dans la détection de la présence (ou de la contamination) de bactéries dans et autour d'une plaie (y compris l'infection), par rapport aux méthodes standard des meilleures pratiques (par ex. visualisation à la lumière blanche et signes et symptômes cliniques, l'écouvillonnage et la bactériologie étant la « règle d'or »).
3. Identifier les relations entre l'imagerie par autofluorescence des tissus et des bactéries dans les plaies (y compris le bord de la plaie) et les éléments suivants : i) les signes cliniques d'infection, ii) la charge microbienne (c'est-à-dire le nombre d'organismes par gramme de tissu de la plaie) et iii) la diversité des espèces microbiennes dans la plaie (c'est-à-dire le nombre d'espèces différentes isolées par plaie) et la signature de Gram.