人工関節周囲感染症の診断のための統合マイクロ流体システム

人工関節周囲感染症 (PJI) の診断は、依然として主要な臨床的課題です。 PJI の診断は、臨床的判断、末梢血からの血清学的検査、滑液細胞診およびバイオマーカー、X 線撮影、微生物学、人工器官周囲組織の病理組織学的評価、および術中所見の構成に基づいています。 PJI 診断の重要性は、プロテーゼの除去、デブリドマン、プロテーゼの保持、および再移植の時期など、その後の治療オプションを提供します。

現在、第 2 回国際コンセンサス会議 (ICM) は、PJI の診断基準を発表しています。 術前診断には、血清学的検査 (C 反応性タンパク質、D ダイマー、および赤血球沈降速度) と滑液バイオマーカー (白血球および分画、白血球エステラーゼおよび ⍺-デフェンシン) が含まれます。 術中診断には、単一の陽性培養、陽性組織学、および陽性の術中化膿が含まれます。 ただし、⍺-デフェンシン、白血球エステラーゼ、滑液 C 反応性タンパク質など、2018 ICM 基準で使用されるマーカーの一部は、すべての病院で利用できるわけではなく、意思決定において臨床医がすぐに利用できるわけではありません。

マイクロ流体技術は、イムノアッセイ技術を適用するための迅速で費用対効果の高いプラットフォームを提供することにより、診断ツールの進化に顕著な影響を与えました。 マイクロ流体システムは、論理的な統合とプロセスの最適化を通じて、実験室プロトコルの複雑な処理ステップを 1 つのチップに統合します。 長庚記念病院と国立清華大学は、マイクロ流体システムの実現可能性を確認するための予備調査を実施しました。

そこで、このプロジェクトでは、滑液中のα-デフェンシン、白血球エステラーゼ、C反応性タンパク質など、PJIの3つの重要なバイオマーカーの濃度を検出する「マイクロ流体バイオマーカー検出チップ」を開発します。 これは3年間のプロジェクトになります。 1 年目には、片側修正人工関節置換術 (RTJA) を受ける予定の 50 人の患者が滑液とともに収集され、実験室プラットフォームでテストされます。 2 年目には、検査結果に基づいて、RTJA を受ける 50 人の患者が募集され、マイクロ流体チップ システムが開発され、そのオンチップ パフォーマンスが微調整され、最適化されます。 3年目にはRTJAの患者50名を集め、マイクロ流体システムの検証を実現します。 このシステムは、創面切除とインプラント除去の第 1 段階、暫定期間、および再移植の第 2 段階で、PJI コホートで検証されます。 バイオマーカー検出チップは、医療上の苦痛を改善し、臨床上の意思決定に重要な情報をもたらすことが期待されています。