マルチスペクトル光音響トモグラフィー (MSOT) による脂肪浮腫、リンパ浮腫、血管奇形の調査

現在まで、脂肪組織構造の変化を伴う病気の診断は通常時間がかかり、検査者の経験に大きく依存するため、患者が適切に治療されるまでに数年かかることがよくあります。 皮下脂肪組織の定量的評価のための現在の画像化方法は、非特異的な所見のみを提供します。 私たちの研究により、研究者らは脂肪組織を検査するための新しいイメージング方法を提示しました。

光音響学は、光学イメージングの高コントラストと音響の高解像度を組み合わせた革新的なハイブリッド イメージング方法です。 使用される MSOT システムは、可視の近赤外および遠赤外の波長範囲 (660nm ～ 1300nm) のレーザーと、コンピューターに接続された超音波センサーで構成されます。 光学部品を使用すると、測定対象領域が選択可能な波長の超短光パルスで照明されます。 光は、組織の特性に応じて、物体の内部でさまざまな程度に吸収されます。 レーザー光は人体内のヘモグロビンやメラニンなどの発色団を刺激し、その結果、組織の膨張とその後の収縮、いわゆる熱弾性効果が生じます。 局所的な微視的な体積変動により、超音波範囲の圧力波が放出されます (光音響効果)。 高精度マイクロステージを使用して皮膚表面をスキャンします。 各位置で、光パルスによって生成された超音波信号は、検出器を使用して対象物の外側で断層撮影的に記録され、コンピューターに保存されます。 特別なアルゴリズムの助けを借りて、測定された超音波信号から組織の特性をコンピューター上で再構築できます。 MSOT は、高空間分解能 (80 μm) による非侵襲的、非イオン化イメージングを可能にし、コラーゲン線維、脂肪、メラニン、オキシヘモグロビン、デオキシヘモグロビンなどの内因性組織色素の特異的な視覚化を可能にします。 特定の発色団を刺激するレーザーは、すでに皮膚科で広く治療に使用されています。それらの効果と副作用は既知であり、適切なエネルギーを選択すれば、その効果は最小限またはまったく存在しません。 MSOT の浸透深さは、他の光学イメージング方法と比較して大幅に大きくなります。

さらに、この非侵襲的なリアルタイム測定システムは、CT や MRI などのより侵襲的な方法を必要とする日常の臨床上の数多くの質問に使用できます。 脂肪組織構造の検査とは別に、MSOT を術前および術中に使用して血管を視覚化し、たとえば皮弁の灌流を最適化したり、主に可能にしたりすることもできます。 目的は、MSOT を使用して形成外科患者の皮下脂肪組織の構造を表示および分析することです。

この研究は、形成外科患者集団から募集された被験者の前向きコホート研究として設計されています。 MSOT 測定は、臨床的に健康な皮下脂肪組織を持つ 50 人の被験者と、皮下脂肪組織に変化がある 50 人の被験者に対して実行されます。 脂肪浮腫）。 記録されたデータは数値化され、比較されます。

この研究の被験者は、外傷外科、整形外科、形成外科クリニック、総合病院から集められています。 特に、形成外科の特別診療時間から患者を募集します。

出席者全員がレーザー安全ゴーグルを着用しています。 超音波ゲルフィルムを患者の選択した四肢の数か所の皮膚の約 1 cm2 に貼り付け、検出器をゲルフィルム上に置きます。 次に、これらの皮膚領域がスキャンされ、検査対象領域は選択可能な波長の超短光パルスで照射されます。 結果として生じる音波は超音波センサーで検出され、コンピューター上で再構成され、スペクトル的に分離されます。 1 回の測定には約 5 分かかります。 準備を含めて、皮膚 3 部位の測定にかかる時間は約 20 分です。 このプロジェクトでは侵襲的処置は計画されていません。

スキャンされた領域は、ソフトウェアから画像素材としてエクスポートされ、仮名で保存されます。 スキャンされた軟組織の写真記録もあります。 これらの写真も保存されます。 健康データを文書化するには、脂肪浮腫文書フォームに記入します。

光音響モダリティは電離放射線を必要とせず、レーザー光によって誘発される音響波の検出のみに基づいています。 各種レーザーの照射技術や超音波検査技術は、すでに皮膚疾患の診断や治療に広く使われています。 したがって、副作用は非常に予測可能であり、適切に選択されたエネルギーを使用すれば、最小限に抑えられるか、まったく発生しません。 光音響信号を励起するには、非常に短いパルス幅 (9ns) の可視および近赤外範囲 (660 ～ 1300 nm) のクラス 4 パルスレーザーが使用されます。 米国規格協会 (ANSI) は、このタイプのレーザーの使用に対して制限値を設定しており、実験ではこの制限値を超えないようになっています。 理論的には、使用するレーザーによっては、高すぎるエネルギーレベルの選択などの治療上の誤りにより、組織の損傷が生じる可能性があります。 発色団ヘモグロビンの領域にレーザーを照射すると、最も小さな血管に熱による血管損傷を引き起こす可能性があります。 エネルギーが非常に高く選択された場合、最大の結果は、表皮への局所的な損傷とその後の火傷のような局所的な瘢痕化となる可能性があります。

これらの効果は長年にわたる広範な使用の経験を通じて知られているため、この研究ではこれらの副作用は予想されません。

超音波検査を使用して生成された音波の評価は安全であると考えられており、副作用は予想されません。

レーザー光は検出器を介して皮膚に照射されます。 したがって、レーザー光は散乱によって間接的にのみ外部に浸透し、理論的には周囲の人々の目に到達します。 上記仕様のレーザー光は目に有害となる可能性があるため、測定中は全員がレーザー保護メガネを着用するように注意してください。 レーザー保護メガネを着用している場合、目を傷害する危険は事実上ありません。

個別の中止基準には、不耐症や発赤などの反応が含まれます。 以前に説明された治療中の望ましくない影響には、軟組織への発赤や熱血管損傷、または主観的に認識される副作用が含まれます。 もう 1 つの個別の終了基準は、被験者の研究参加への同意の取り消し、またはレーザー保護メガネの着用の拒否です。

研究全体の終了基準には、監視システム (MSOT) の回復不能な欠陥、すべてのデータの損失が含まれます。 皮膚に水疱を伴う発赤があり、グレード IIa の熱傷を感じます（まだ記載されていません）。

このパイロットプロジェクトの目的は、皮膚の変化がある患者とない患者の皮下脂肪組織の微細構造を説明することです（例：皮膚変化）。 脂肪浮腫）MSOT を使用。 これらの変化を視覚化することができれば、皮膚の生理機能や病態生理学をより深く理解できるようになります。

調査を実施する際には、次のガイドラインと法律が遵守されます。

• ヘルシンキ宣言（2013年）と1983年のヴェネツィアおよび1989年の香港による補足
• 地方倫理委員会の投票は科学捜査責任者から得られる
• 調査の開始と実施は倫理委員会の投票に依存する。 調査が完了したら、報告書または出版物が倫理委員会に提出されます。
• 被験者にはリスクを説明した上で自発的に同意していただきます。 被験者は何の補償も受けません
• 同意はいつでも理由を示さずに撤回できます
• 参加者が研究から撤退した場合、既に取得したデータ資料は破棄されるか、被験者に資料の評価に同意するか尋ねられます。
• 被験者の名前およびその他すべての機密情報は医療機密の対象であり、連邦データ保護法 (BDSG) の規定により、被験者データは仮名化された形式でのみ送信できます。 第三者はオリジナルの文書にアクセスできません
• 研究の開始前に、被験者は計画された検査の性質と範囲、特に健康に及ぼす可能性のある利益とリスクについて書面および口頭で知らされます。 参加者の同意は、同意書に署名することで文書化されます。