A mikrokeringési funkció normál tartományainak meghatározása a CytoCam-IDF képalkotással

Háttér

A szepszis egy rendkívül heterogén betegség, amelyet a gazdaszervezet szisztémás fertőzésekre adott szabályozatlan reakciója idéz elő, kontrollálatlan pro- és gyulladásgátló folyamatokkal, amelyek járulékos szövetkárosodáshoz és immunszuppresszióhoz vezetnek.

A szepszis világszerte jelentős egészségügyi terhet jelent, az Egyesült Királyságban a halálesetek száma körülbelül évi 44 000. A nemzetközileg elfogadott kezelési irányelvek által irányított azonnali kezelés javítja a szepszis kimenetelét. A szepszis korai diagnosztizálása azonban továbbra is nehéz, a jelenlegi diagnosztikai kritériumok a szervi diszfunkció meglétén és a makro-hemodinamikai változók eltérésén alapulnak. A diagnózis időpontjában a mortalitás meghaladja a 10%-ot. Jelenleg nincsenek specifikus kritériumok a szepszis diagnosztizálására a mögöttes patofiziológiai rendellenességek alapján, különös tekintettel a mikrokeringés értékelésére.

A mikrokeringés szepszisben

A mikrocirkuláció arteriolák, kapillárisok és venulák sűrű hálózatából áll, amelyek átmérője kisebb, mint 150 um. Feladata tápanyag- és oxigénellátás az aerob anyagcseréhez, valamint a sejtek salakanyagainak csökkentése.

A szepszis a mikrokeringés minden elemét érinti, a mikrokeringési diszfunkció fontos szerepet játszik a súlyos szepszis és szeptikus sokk patofiziológiájában. A szepszis csökkent kapillárissűrűséggel és megnövekedett perfúziós heterogenitással jár, ami csökkent oxigénszállításhoz, szöveti hipoxiához, majd szervi diszfunkcióhoz vezet. A mikrokeringés funkciójában bekövetkezett változások megelőzhetik a szepszis hagyományos diagnosztikai jellemzőit, így korábbi információkkal szolgálnak azokról a betegekről, akiknél súlyos szepszis és többszervi elégtelenség alakul ki. A szepszis e korai stádiumban történő felismerése lehetővé teszi a gyors kezelést, melynek célja a mikrocirkuláció homeosztázisának helyreállítása, ezáltal a betegség progressziójának megváltoztatása.

Számos tanulmány kimutatta, hogy a mikrokeringési funkció korai újraélesztést követő javulása a szervi diszfunkció csökkenésével jár, és azok a betegek, akiknek a mikrokeringése az újraélesztést követően nem javul, gyengébbek. Annak ellenére, hogy felismerték a mikrokeringés fontosságát szepszisben, a jelenlegi célirányos végpontok a szív- és érrendszeri/szervi funkciók globális méréseinek monitorozásán és helyreállításán alapulnak (pl. pulzusszám, vérnyomás, vizeletürítés, laktát), részben azért, mert a mikrokeringés a klinikai gyakorlatban nehezen követhető. A makro-hemodinamikai változók javulása azonban nem garantálja a mikrocirkulációs homeosztázis helyreállítását. A mikrokeringés funkciójának klinikai értékelésére jelenleg a károsodott oxigenizáció/metabolizmus következtében keletkező melléktermékek, például laktát és szén-dioxid méréséből következtetnek.

Videomikroszkópos technikák a mikrocirkuláció értékelésére

A videomikroszkópos technikák a mikrocirkuláció in vivo megjelenítését teszik lehetővé, lehetővé téve a kapillárissűrűség, a perfúzió és az áramlási dinamika közvetlen mérését. Egészen a közelmúltig ezek a technikák, amelyek magukban foglalják az ortogonális polarizációs spektrális (OPS) és az oldalsó sötét mező (SDF) képalkotást, klinikailag elérhetetlenek voltak terjedelmes természetük, kezelőtől függő kimenetük és időigényes offline elemzési követelményük miatt.

A közelmúltban kifejlesztettek egy harmadik generációs kézi mikroszkópot (CytoCam-IDF, Braedius Medical, NL), amely Incident Dark Field (IDF) megvilágítást alkalmaz. A készülék valós idejű automatizált digitális képelemzést tartalmaz, nagy felbontású objektívekkel és számítógép által vezérelt képérzékelővel kombinálva a jobb felbontás érdekében. A CytoCam egy új, kvantitatív fókuszáló mechanizmussal is rendelkezik, integrált távolságmérő rendszerrel, amellyel a fókuszmélység meghatározása után egy adott páciensnél soros méréseket lehet végezni anélkül, hogy manuálisan újra kellene állítani a fókuszt, ami javítja a sebességet és a mérés egyszerűségét. Ez az új eszköz jól teljesít a korábbi eszközökkel összehasonlítva, jobb kontrasztot és képélességet biztosít, így több mikroeret is megjeleníthet.

Lényeges, hogy a CytoCam testreszabott szoftverrel van felszerelve, amely lehetővé teszi a képek tárolását és automatikus elemzését a felvétel helyén. A mikrokeringés monitorozása nem egy új technika, de a felhasználóbarát ergonómia, a pontos képfelvétel és az automatizált elemzés kombinációja megnyitja a mikrokeringés funkciójának ezt a potenciálisan hasznos közvetlen mérését az ágy melletti klinikai gyakorlatban.

A nyelv alatti mikrokeringés elemzése A terület szakértői által 2006-ban tartott kerekasztal-beszélgetés célja annak tisztázása volt, hogy milyen jellemzőket kell bevonni a mikrokeringés elemzésébe, és arra a következtetésre jutott, hogy a mikrocirkuláció értékelésének ki kell terjednie az érsűrűség, a kapilláris perfúzió és a heterogenitás mérésére. index (az erekben

Ezek a mért változók a következők:

Mikrovaszkuláris áramlási index (MFI) – Perfúzió minősége A kép kvadránsokra oszlik. Minden kvadránshoz egy szám van hozzárendelve az uralkodó áramlási típus szerint (0 = nincs áramlás, 1 = szakaszos, 2 = lassú, 3 = folyamatos). Az MFI a 4 érték átlagából adódik.

Teljes érsűrűség (TVD) Érsűrűség – Az erek teljes hossza osztva az elemzett terület teljes felületével.

Perfundált erek sűrűsége (PVD) – Funkcionális érsűrűség A perfundált erek teljes hossza (MFI pontszám 2/3) osztva az elemzett területtel.

Perfundált erek aránya (PPV) – Perfúzió minősége 100 x perfundált erek száma osztva az erek teljes számával Heterogenitási index (HI) Az erek közötti áramlás heterogenitásának mértéke. Legmagasabb MFI – a legalacsonyabb MFI osztva az összes elemzett helyszín átlagos MFI-jével

Az egészséges önkéntesekhez képest a szepszisben szenvedő betegeknél alacsonyabb a PVD, PPV és MFI értékek, valamint megnövekedett heterogenitási index, függetlenül a makrohemodinamikai állapottól. A teljes kapillárissűrűséget a szepszis nem befolyásolja. Ezeket a megállapításokat megerősítette a Nemzetközi Study on Microcirculatory Shock Occurrence in Acutely Ill Patients (microSOAP) tanulmány.

A microSOAP tanulmány a mai napig a legnagyobb vizsgálat, amely a mikrokeringés elváltozásainak jelentőségét vizsgálja heterogén intenzív osztályos populációban (pl. nem csak a szepszisben szenvedők). A hasonló technológia előző generációját használva a kutatók azt találták, hogy az elemzésre bevont 501 beteg közül 86-nak (17%) volt abnormális MFI-je (a priori meghatározása szerint

CytoCam Tools automatizált elemzés

A CytoCam Tools egy szabadalmaztatott szoftver, amely a fent említett mikrokeringés-monitorhoz tartozik. A kapillárishálózat-elemzés (CNA) elnevezésű új elemzési technikát alkalmazza, amelynek során a mikrokeringést automatikusan és felhasználótól független módon elemzi egy kétlépcsős folyamat, amely magában foglalja az automatikus érérzékelést (a megjelenített erek átmérőjétől függően), majd egy a vörösvértestek sebességének értékelése az azonosított erekben.

Ezután a következő mikrokeringési változókat határozzák meg automatikusan.

• Total Vessel Density (TVD) – Az összes észlelt ér teljes hossza osztva a feldolgozott területtel.
• Sebességindex (SI) – Az ér középvonala mentén az intenzitás változásából származó relatív szám, amely az érben észlelt sebességet írja le.
• Perfundált sebességindex (PSI) – SI olyan érben, ahol az SI magasabb, mint a perfúziós küszöb (PT).
• Átlagos perfundált sebesség jelző (APSI) – Az összes PSI-érték összege osztva a perfundált erek teljes számával.
• Perfundált erek aránya (PPV) – A PT-nél nagyobb SI-vel rendelkező összes ér teljes hossza osztva az összes észlelt ér teljes hosszával x 100,
• Perfused Vessel Density (PVD) – Minden olyan ér teljes hossza, amelynek SI értéke nagyobb, mint a PT, osztva a feldolgozott területtel.
• Átlagos perfúziós sebességjelző heterogenitási indexe (APSI HI) – A kép kvadránsokra van felosztva, és az APSI az egyes kvadránsokhoz származtatott. Az APSI legmagasabb mínusz a legalacsonyabb APSI osztva az összes kvadráns átlagos APSI-jével.

A PPV és PVD értékelése a vörösvértestek sebességének automatizált elemzésén alapul az azonosított erekben. Ennek elérése érdekében egy előre meghatározott perfúziós küszöböt (PT) állítanak be. A PT leírja az áramlás állapotát az azonosított erekben, és 0-tól végtelenig terjedhet. A gyártás értékelése megállapította, hogy az 1 feletti PT megfelel a „perfundált állapotnak”, és ez a következőképpen tovább bontható:

Perfúziós küszöb

Áramlási állapot 0 - 1 = nincs áramlás 1 - 5 = lassú 5 vagy nagyobb = jó áramlás Az állapot ezen automatikusan mért változóinak normál tartományai jelenleg nem ismertek. A normál tartományok megértése lehetővé tenné számunkra, hogy ezt a technikát alkalmazzuk a szeptikus betegségek korai diagnosztizálására vonatkozó jövőbeni vizsgálatokban. A betegek azonosítása a szepszis patofiziológiás folyamatának korai szakaszában, a hagyományosan diagnosztikus makrokeringési rendellenességek kialakulása előtt, lehetővé teheti a kezelés korábbi végrehajtását.

Indoklás

A CytoCam rendszer egy lépést jelenthet egy felhasználóbarátabb, reprodukálhatóbb, klinikailag alkalmazható megközelítés felé a mérés és a mikrovaszkuláris funkciók változásaira való reagálás felé a klinikai eredmények javítása érdekében. Ezeknek a méréseknek a normál tartományai azonban nem ismertek, amelyek nélkül további vizsgálatok nem végezhetők el. Ez a tanulmány meghatározza a CytoCam rendszer által automatikusan meghatározott mérések normál tartományait egészséges alanyokon, és új lehetőségeket nyit meg olyan vizsgálatok számára, amelyek várhatóan a mikrokeringési zavarban szenvedő betegek korai azonosítását célozzák (ahogyan a szepszisben is előfordul). ; amelynek mikrokeringési paraméterei kívül esnek ezeken az újonnan meghatározott tartományokon. Ez lesz az első lépés a rutinszerű ágy melletti mikrokeringés monitorozás felé való elmozdulásban intenzív osztályunkon.

Ez a munka a Leicester Royal Infirmary Diagnosztikai Fejlesztési Egységében (DDU) jelenleg folyamatban lévő projektekre épül. A DDU a Leicesteri Egyetem kollégiumközi projektje az orvostudomány, az űrtudomány és az atmoszférikus kémia között, amely új, nem invazív monitorok használatát kutatja a sürgősségi orvoslás és a kritikus gondozás területén.

A vizsgálandó népesség

CÉLKITŰZÉS

A CytoCam rendszer által meghatározott, automatikusan mért mikrokeringési változók normál tartományának azonosítása különböző felnőtt korcsoportokban.