Egy „kézi” fluoreszcens digitális képalkotó eszköz klinikai validálása sebkezelési alkalmazásokhoz

Bevezetés és indoklás:

A sebkezelés komoly klinikai kihívás, és világszerte óriási terhet jelent az egészségügyi ellátás számára. Ahogy a sebek (krónikus és akut) gyógyulnak, számos kulcsfontosságú biológiai változás következik be a seb helyén szöveti és sejtszinten. Ezek közé tartozik a gyulladás, az epidermális gát újraképződése és a dermis kötőszövetének átalakulása. A napoktól hónapokig terjedő sebgyógyulási folyamat során fellépő gyakori szövődmény azonban a bakteriális fertőzés. Ez súlyosan akadályozhatja a gyógyulási folyamatot, és jelentős szövődményekhez vezethet, különösen krónikus, nem gyógyuló sebek esetén. Jelenleg a standard sebkezelés magában foglalja az esetleges fertőzések nyomon követését fehér fény alatti közvetlen vizuális ellenőrzéssel, valamint laboratóriumi mintavétellel, amely körülbelül két napig tart az eredmény megszerzéséhez. A kvalitatív vizuális értékelés azonban csak durva képet ad a seb helyéről (azaz gennyes anyag és kéregképződés jelenlétéről), de nem ad kritikus fontosságú információt a szöveti és sejtszinten bekövetkező változásokról (azaz fertőzés, mátrix). átalakulás, gyulladás és nekrózis).

Minden krónikus seb baktériumot tartalmaz. De a gyógyulás szempontjából elsődleges fontosságú, hogy a seb bakteriális egyensúlyban van (a felszínen élő organizmusokkal szennyezett, vagy a szövetben mikrokolóniákba rendeződő mikroorganizmusokkal kolonizálódik, anélkül, hogy kárt okozna), vagy bakteriális egyensúlyhiány (kritikus kolonizáció és fertőzés). Fontos megjegyezni, hogy a bakteriális jelenlét folyamatossága a bakteriális egyensúlytól a bakteriális károsodásig terjed a krónikus sebben. A fertőzés diagnózisát általában klinikailag a helyi sebágyban és környékén, a mélyebb struktúrákban és a környező bőrön lévő jelek és tünetek alapján állítják fel. A bakteriális fertőzés jelenlétét és súlyosságát jellemzően a seb fehér fény alatti klinikai megjelenése alapján diagnosztizálják (fájdalom, gennyes váladék, kéregképződés, duzzanat, bőrpír, hőség). A fő probléma az, hogy a bakteriális szennyeződést a sebben belül és körülötte nem lehet közvetlenül meghatározni maguknak a baktériumoknak fehér fényben történő megjelenítésével, hanem a bakteriális szennyeződés és/vagy a sebben belüli fertőzés által okozott klinikai tüneteken és tüneteken alapul (azaz fájdalom, gennyes váladék, kéregképződés, duzzanat, bőrpír, hőség).

A sebekben a kötőszövetek átépülése és gyógyulása magában foglalja a kollagénrostok egyidejű szintézisét és lebomlását. Ezek a baktériumok közé tartoznak a tipikusan a seb helyén megtalálható gyakori fajok (azaz Staphylococcus és Pseudomonas fajok). A bakteriális tamponokat a sebvizsgálatkor gyűjtik, és megvan az az előnyük, hogy lehetővé teszik a specifikus baktérium-/mikrobiális fajok azonosítását és a baktériumterhelés mennyiségi meghatározását. Gyakran előfordul azonban, hogy véletlenszerűen több mintavétel történik a seb helyéről, és ezek nem célzottak, és egyes tamponkezelési technikák a gyűjtési folyamat során a mikroorganizmusokat a sebbel együtt szétteríthetik, így befolyásolva a beteg gyógyulási idejét és morbiditását. Ez különösen nagy, krónikus (nem gyógyuló) sebeknél jelenthet problémát, ahol a baktériumok jelenlétének kimutatási hozama szuboptimális, annak ellenére, hogy több mintavételt kell venni. Ezenkívül a bakteriológiai tenyésztési eredmények gyakran körülbelül 2-4 napot vesznek igénybe a laboratóriumból, ami jelentősen késlelteti a diagnózist és a kezelést. Így a bakteriális tamponok nem biztosítják a sebek fertőző állapotának valós idejű kimutatását. Ezen túlmenően, bár a sebtörlés egyszerűnek tűnik, nem megfelelő kezeléshez, a betegek morbiditásához és megnövekedett kórházi tartózkodáshoz vezethet, ha nem megfelelően végzik el. Egy képalapú módszer, amely lehetővé teszi a sebgyógyulás valós idejű nyomon követését, különösen a bőr kötőszövetének korai átalakulását, valamint a bakteriális szennyeződések és/vagy fertőzések jelenlétét az idő múlásával, jelentős klinikai hatása lehet.

Autofluoreszcens képalkotást alkalmaztak a gasztroenterológiában a kollagén és a bakteriális fluoreszcencia leképezésére klinikai vizsgálatok során. A szöveti autofluoreszcens képalkotó technológia alkalmazását ki kívánjuk terjeszteni a sebkezelésre, annak érdekében, hogy a gyógyulási folyamat során valós időben, szöveti és biomolekuláris szinten biológiailag releváns információkat kapjunk a seb helyéről. Ha a sebek értékelésére használják, a szöveti autofluoreszcencia segíthet a sebgyógyulás mértékének és a bakteriális fertőzés jelenlétének meghatározásában. Az előzetes preklinikai vizsgálatok során felfedeztük, hogy amikor a sebeket megvilágítják, a gerjesztő fény meghatározott hullámhossz-kombinációja, az endogén szövetkomponensek jellegzetes fluoreszcens jelet bocsátanak ki, míg a baktériumok egyedi fluoreszcens jelet bocsátanak ki.

Nemrég kifejlesztettünk egy innovatív optikai molekuláris képalkotó platformot, amely nagy felbontású fluoreszcencia és fehér fény technológián alapul kézben tartott, valós idejű, nagy felbontású, nem invazív (pl. kapcsolat nélküli) formátumban. Ez a találmány először kínál valós idejű detektálást a sebre vonatkozó fontos biológiai és molekuláris információkról, és jelentős hatással lehet a hagyományos sebkezelés és -kezelés javítására. A kiterjedt preklinikai vizsgálatok alapján a javasolt technológia képes autofluoreszcens képeket gyűjteni a sebekről, és kimutatni a sebgyógyulásban szerepet játszó kötőszöveti tartalom és biológiai eloszlás jelenlétét és relatív változásait. Kimutatja a bakteriális/mikroorganizmus-szennyeződés legkorábbi jeleit is a sebben (amelyek az okkult vagy a szabványos fehér fény vizuális alapú értékelése), így mérhető a fertőzés állapota. Ez jelentősen befolyásolhatja a klinikai sebkezelést azáltal, hogy i) csökkenti a bakteriális fertőzés elmulasztott észlelésével járó szövődményeket, ii) megkönnyíti a képvezérelt tamponfelvételt/biopsziát és iii) figyelemmel kíséri a sebgyógyulást az idő múlásával. Ezenkívül a képalkotó eszközplatform kompakt és hordozható kialakítása ideálissá teszi a klinikai sebkezelési környezethez, valamint az otthoni egészségügyi vizitek helyszíni használatához.

Tanulmányi célkitűzések és konkrét célok

Ennek a klinikai vizsgálatnak az elsődleges célja, hogy értékelje a „kézi” fluoreszcens digitális képalkotó eszközplatformunk használatát és hatékonyságát a krónikus sebek valós idejű, nem invazív klinikai monitorozására a gyógyulás és a bakteriális szennyeződés/fertőző állapot időbeli alakulása érdekében. Ez lehetővé teszi számunkra annak meghatározását, hogy az eszköz képes-e észlelni és hosszirányban nyomon követni a sebgyógyulási folyamat során előforduló belső változásokat, beleértve, de nem kizárólagosan, a kollagén újramodellezését és a seb helyének bakteriális fertőzését.

Másodlagos célként szeretnénk értékes végfelhasználói adatokat szerezni az eszköz klinikai alkalmazhatóságáról a sebklinikai környezetben. Ezeket az információkat az eszköz további verzióinak optimalizálására használjuk fel a termékfejlesztés során.

A legfontosabb, hogy meggyőzően igazoljuk, hogy ez a képalkotó berendezés milyen hozzáadott értéket ad a hagyományos sebkezelési gyakorlatban, és milyen mértékben fogja megváltoztatni az aranystandardot.

Konkrét célok:

1. Annak meghatározása, hogy a fluoreszcens képalkotó készülék képes-e kimutatni a kötőszövetben az idő múlásával bekövetkező változásokat, amelyek összefüggésbe hozhatók a sebgyógyulással vagy az újramodellezéssel, összehasonlítva a sebméret időbeli változásaival.
2. A fluoreszcens képalkotó eszköz hatékonyságának meghatározása a baktériumok jelenlétének (vagy szennyeződésének) a sebben és a sebben való kimutatásában (beleértve a fertőzést is), összehasonlítva a szokásos legjobb gyakorlati módszerekkel (pl. fehér fény vizualizációja és klinikai jelei és tünetei, a tampont és a bakteriológia mint „arany standard”).
3. A szövetek és a baktériumok autofluoreszcens képalkotása közötti összefüggések azonosítása a sebekben (beleértve a sebszegélyt is) és a következők között: i) a fertőzés klinikai jelei, ii) mikrobiális terhelés (azaz organizmusok száma a sebszövet grammjában), és iii) a mikrobafajok sokfélesége a sebben (vagyis a sebenként izolált különböző fajok száma) és a Gram-jelzés.