CytoCam-IDF イメージングによって決定される微小循環機能の正常範囲の確立

バックグラウンド

敗血症は、全身感染に対する調節不全の宿主応答によって引き起こされる非常に不均一な疾患状態であり、制御されていない炎症誘発性および抗炎症性プロセスが付随的な組織損傷および免疫抑制につながります。

敗血症は世界中で重大な健康上の負担をもたらし、英国では年間約 44,000 人の死亡が推定されています。 国際的に合意された管理ガイドラインによる迅速な治療は、敗血症の転帰を改善します。 しかし、敗血症の早期診断は依然として困難であり、現在の診断基準は臓器機能障害の存在とマクロ血行動態変数の混乱に依存しています。 診断時点での死亡率は 10% を超えています。 現在のところ、根底にある病態生理学的異常、特に微小循環の評価に基づく敗血症の診断における特定の基準はありません。

敗血症における微小循環

微小循環は、細動脈、毛細血管、細静脈の密集したネットワークで構成されており、その直径は 150 um 未満です。 その機能は、有酸素代謝のための栄養素と酸素を供給し、細胞の老廃物を減らすことです.

敗血症は微小循環のすべての要素に影響を及ぼし、微小循環機能障害は重度の敗血症および敗血症性ショックの病態生理学において重要な役割を果たします。 敗血症は、毛細血管密度の低下と灌流の不均一性の増加に関連しており、酸素供給の減少、組織の低酸素症、およびその後の臓器機能不全につながります。 微小循環機能の変化は、敗血症の従来の診断機能に先行する可能性があり、重度の敗血症および多臓器不全を発症する患者に関する初期の情報を提供します。 この初期段階での敗血症の認識により、微小循環の恒常性を回復することを目的とした迅速な治療が可能になり、したがって疾患の進行が変化します。

多くの研究が、早期蘇生後の微小循環機能の改善が臓器機能障害の減少と関連していることを実証しており、蘇生後に微小循環が改善されなかった患者の転帰は不良である. 敗血症における微小循環の重要性が認識されているにもかかわらず、現在の目標指向のエンドポイントは、心血管/臓器機能の全体的な測定値の監視と回復に依存しています (例: 心拍数、血圧、尿量、乳酸など) の一部は、臨床現場で微小循環を監視することが難しいためです。 ただし、マクロ血行動態変数の改善は、微小循環恒常性の回復を保証するものではありません。 微小循環機能の臨床的評価は、現在、乳酸や二酸化炭素などの酸素化/代謝障害によって生成される副産物の測定から推測されています。

微小循環の評価のためのビデオ顕微鏡技術

ビデオ顕微鏡技術は、微小循環の生体内可視化を提供し、毛細血管密度、灌流、および流動力学の直接測定を可能にします。 最近まで、直交偏光スペクトル (OPS) イメージングとサイドストリーム暗視野 (SDF) イメージングを含むこれらの技術は、かさばる性質、オペレーターに依存する出力、および時間のかかるオフライン分析要件のために、臨床的にアクセスできませんでした。

入射暗視野 (IDF) 照明を利用した第 3 世代のハンドヘルド顕微鏡 (CytoCam-IDF、Braedius Medical、NL) が最近開発されました。 このデバイスには、リアルタイムの自動デジタル画像分析が組み込まれており、高解像度レンズとコンピューター制御の画像センサーを組み合わせて解像度を向上させています。 CytoCam は、距離測定システムが統合された新しい定量的焦点調節機構も特徴としており、特定の患者の焦点深度が確立されると、焦点を手動で再調整することなく一連の測定を行うことができるため、測定の速度と容易さが向上します。 この新しいデバイスは、以前のデバイスと比較して優れた性能を発揮し、コントラストと画像の鮮明度が向上し、より多くの微小血管を視覚化できます。

重要なことに、CytoCam には特注のソフトウェアが装備されており、取得時に画像を自動的に保存および分析できます。 微小循環モニタリングは新しい技術ではありませんが、使いやすいエルゴノミクス、正確な画像取得、および自動分析の組み合わせにより、この潜在的に有用な微小循環機能の直接測定がベッドサイドの臨床診療に開かれます。

舌下微小循環の分析 2006 年のこの分野の専門家による円卓会議では、微小循環分析に含めるべき機能を明確にすることを目指し、微小循環の評価には血管密度の測定、毛細血管灌流の評価、および不均一性を含める必要があると結論付けました。インデックス（の容器で

これらの測定変数は次のとおりです。

微小血管血流指数 (MFI) - 灌流品質 画像は象限に分割されます。 優勢なフロー タイプに従って各象限に番号が割り当てられます (0 = フローなし、1 = 断続的、2 = 緩慢、3 = 連続)。 MFI は、4 つの値の平均から得られます。

総血管密度 (TVD) 血管密度 - 血管の全長を分析領域の総表面積で割った値。

灌流血管密度 (PVD) - 機能血管密度 灌流血管の全長 (MFI スコア 2/3) を分析面積で割った値。

灌流血管の比例 (PPV) - 灌流品質 100 x 灌流血管の数を血管の総数で割ったもの。 不均一性指数 (HI) 血管間の流れの不均一性の尺度。 最高 MFI - 最低 MFI を分析したすべてのサイトの平均 MFI で割った値

健康なボランティアと比較して、敗血症の患者は、マクロ血行動態の状態に関係なく、PVD、PPV、および MFI の値が低く、異質性指数が高くなります。 総毛細血管密度は、敗血症の影響を受けないようです。 これらの調査結果は、急性疾患患者における微小循環性ショックの発生に関する国際研究 (microSOAP) 研究によって裏付けられました。

microSOAP研究は、これまでのところ、異質なICU集団（すなわち、 敗血症の人だけではありません）。 前世代の同様の技術を使用して、調査員は、分析に含まれる501人の患者のうち、86人（17％）が異常なMFIを持っていることを発見しました（先験的に

CytoCam ツールの自動解析

CytoCam Tools は、前述の微小循環モニターに付属する独自のソフトウェアです。 これは、毛細血管ネットワーク分析 (CNA) と呼ばれる新しい分析技術を利用しており、これにより、自動血管検出 (視覚化された血管の直径に応じて) を含む 2 段階のプロセスによって、ユーザーに依存しない性質で微小循環が自動的に分析されます。特定された血管内の赤血球の速度の評価。

次に、次の微小循環変数が自動的に決定されます。

• 総血管密度 (TVD) - 検出されたすべての血管の全長を処理面積で割ったもの。
• 速度指数 (SI) - 船舶の中心線に沿った強度の変動から得られる相対数で、船舶で検出された速度を表します。
• 灌流速度指数 (PSI) - SI が灌流閾値 (PT) よりも高い血管内の SI。
• 平均灌流速度インジケーター (APSI) - すべての PSI 値の合計を灌流血管の総数で割った値。
• 灌流血管の割合 (PPV) - SI が PT よりも高いすべての血管の全長を、検出されたすべての血管の全長 x 100 で割った値、
• 灌流血管密度 (PVD) - SI が PT を処理面積で割ったものよりも高いすべての血管の全長。
• 平均灌流速度指標の不均一性指数 (APSI HI) - 画像は象限に分割され、APSI は象限ごとに導出されます。 最高の APSI から最低の APSI を引いて、すべての象限の平均 APSI で割った値。

PPV と PVD ​​の評価は、特定された血管の赤血球速度の自動分析に依存しています。 これを達成するために、所定の灌流閾値（PT）が設定されます。 PT は、識別された血管内の流れの状態を記述し、0 から無限の範囲になります。 製造業者の評価では、1 を超える PT は「灌流状態」と一致すると判断されており、これは次のようにさらに細分化できます。

灌流閾値

流れの状態 0 ～ 1 = 流れなし 1 ～ 5 = 遅い 5 以上 = 流れが良好 これらの自動測定された健康状態の変数の正常範囲は現在のところ不明です。 正常範囲を理解することで、敗血症性疾患の早期診断に関する将来の研究でこの手法を利用できるようになります。 敗血症の病態生理学的プロセスの初期段階で、伝統的に診断される大循環異常が発生する前に患者を特定することで、治療を早期に実施できる可能性があります。

根拠

CytoCam システムは、臨床転帰を改善するために微小血管機能の変化を測定し、それに基づいて行動するための、よりユーザーフレンドリーで再現性があり、臨床的に適用可能なアプローチへの一歩となる可能性があります。 ただし、これらの測定値の正常範囲は不明であり、それがなければさらなる研究を行うことはできません. この研究は、健康な被験者のCytoCamシステムによって導出された自動的に決定された測定値の正常範囲を特定し、研究の新しい機会を開きます。これは、微小循環機能障害（敗血症に見られるような）患者の早期特定を目的とするものと予想されます。 ;その微小循環パラメーターは、これらの新しく定義された範囲外になります。 これは、集中治療室で定期的にベッドサイドの微小循環モニタリングに移行するための第一歩となります。

この作業は、レスター王立診療所に拠点を置く診断開発ユニット (DDU) 内で現在進行中のプロジェクトに基づいています。 DDU は、レスター大学の医学、宇宙科学、大気化学の間の大学間プロジェクトであり、救急医療と救命救急における新しい非侵襲的モニターの使用を調査しています。

調査対象の人口

目的

さまざまな成人年齢層で CytoCam システムによって決定される、自動的に測定された微小循環変数の正常範囲を特定する。