CytoCam-IDF 이미징에 의해 결정된 미세 순환 기능의 정상 범위 설정

배경

패혈증은 전신 감염에 대한 조절되지 않은 숙주 반응에 의해 야기되는 매우 이질적인 질병 상태로, 부수적인 조직 손상 및 면역 억제로 이어지는 조절되지 않는 프로 및 항염증 과정이 있습니다.

패혈증은 영국에서 연간 약 44,000명으로 추정되는 사망으로 전 세계적으로 상당한 건강 부담을 안겨줍니다. 국제적으로 합의된 관리 지침에 따른 즉각적인 치료는 패혈증의 결과를 향상시킵니다. 그러나 패혈증의 조기 진단은 장기 기능 장애의 존재와 거시적 혈역학 변수의 혼란에 의존하는 현재의 진단 기준으로는 여전히 어렵습니다. 진단 시점에서 사망률은 10%를 초과합니다. 현재 기저의 병태생리학적 이상, 특히 미세순환의 평가에 기반한 패혈증 진단의 특정 기준은 없습니다.

패혈증의 미세순환

미세순환은 직경이 150㎛ 미만인 소동맥, 모세혈관 및 세정맥의 조밀한 네트워크로 구성됩니다. 그 기능은 호기성 대사를 위한 영양분과 산소를 ​​공급하고 세포 노폐물을 줄이는 것입니다.

패혈증은 미세순환의 모든 요소에 영향을 미치며, 미세순환 장애는 중증 패혈증 및 패혈성 쇼크의 병리생리학에서 중요한 역할을 합니다. 패혈증은 모세혈관 밀도 감소 및 관류 이질성 증가와 관련되어 산소 전달 감소, 조직 저산소증 및 이후 장기 기능 장애로 이어집니다. 미세순환 기능의 변화는 패혈증의 전통적인 진단 기능에 선행하여 중증 패혈증 및 다기관 부전으로 발전할 환자에 대한 조기 정보를 제공할 수 있습니다. 이 초기 단계에서 패혈증을 인식하면 미세 순환의 항상성 회복을 목표로 즉각적인 치료가 가능하여 질병 진행을 변경합니다.

많은 연구에서 조기 소생술 후 미세순환 기능의 개선이 장기 기능 장애 감소와 관련이 있으며 소생술 후 미세순환이 개선되지 않는 환자는 결과가 좋지 않음이 입증되었습니다. 패혈증에서 미세순환의 중요성에 대한 인식에도 불구하고, 현재의 목표 지향적 종점은 심혈관/장기 기능의 전반적인 측정의 모니터링 및 복원에 의존합니다(예: 심박수, 혈압, 소변량, 젖산염), 부분적으로는 임상에서 미세순환을 모니터링하기 어렵기 때문입니다. 그러나 거시혈역학적 변수의 개선이 미세순환 항상성의 회복을 보장하지는 않습니다. 현재 미세순환 기능의 임상적 평가는 젖산염 및 이산화탄소와 같은 손상된 산소화/대사로 인해 생성된 부산물의 측정에서 추론됩니다.

미세 순환 평가를 위한 비디오 현미경 기술

비디오 현미경 기술은 미세 순환의 생체 내 시각화를 제공하여 모세관 밀도, 관류 및 흐름 역학을 직접 측정할 수 있습니다. 최근까지 OPS(Orthogonal Polarization Spectral) 이미징 및 SDF(Sidestream Dark Field) 이미징을 포함하는 이러한 기술은 부피가 큰 특성, 작업자 종속 출력 및 시간 소모적인 오프라인 분석 요구 사항으로 인해 임상적으로 접근할 수 없었습니다.

IDF(Incident Dark Field) 조명을 활용하는 3세대 휴대용 현미경(CytoCam-IDF, Braedius Medical, NL)이 최근 개발되었습니다. 이 장치는 향상된 해상도를 위해 고해상도 렌즈 및 컴퓨터 제어 이미지 센서와 결합된 실시간 자동 디지털 이미지 분석을 통합합니다. 또한 CytoCam은 거리 측정 시스템이 통합된 새로운 정량적 초점 메커니즘을 갖추고 있어 특정 환자에 대한 초점 깊이가 설정되면 초점을 수동으로 재조정하지 않고도 일련의 측정을 수행할 수 있어 속도와 측정 용이성이 향상됩니다. 이 새로운 장치는 이전 장치와 비교할 때 우수한 성능을 발휘하여 향상된 대비와 이미지 선명도를 제공하여 더 많은 수의 미세혈관을 시각화할 수 있습니다.

결정적으로 CytoCam에는 이미지를 수집 시점에 자동으로 저장하고 분석할 수 있는 맞춤형 소프트웨어가 장착되어 있습니다. 미세순환 모니터링은 새로운 기술은 아니지만 사용자 친화적인 인체공학, 정확한 이미지 획득 및 자동화된 분석의 조합으로 잠재적으로 유용한 미세순환 기능의 직접 측정이 침대 옆 임상 실습에 가능해졌습니다.

설하 미세순환의 분석 2006년 해당 분야의 전문가에 의한 원탁 토론에서 미세순환 분석에 포함되어야 하는 특징을 명확히 하기 위해 미세순환의 평가에는 혈관 밀도 측정, 모세관 관류 평가 및 이질성이 포함되어야 한다는 결론을 내렸습니다. 색인 (용기에

이러한 측정 변수는 다음과 같습니다.

미세혈관 흐름 지수(MFI) - 사분면으로 분할된 관류 품질 이미지. 주된 흐름 유형에 따라 각 사분면에 번호가 할당됩니다(0 = 흐름 없음, 1 = 간헐적, 2 = 느림, 3 = 연속). MFI는 4개 값의 평균에서 나옵니다.

전체 혈관 밀도(TVD) 혈관 밀도 - 혈관의 전체 길이를 분석 영역의 전체 표면적으로 나눈 값입니다.

관류 혈관 밀도(PVD) - 기능적 혈관 밀도 관류 혈관의 총 길이(MFI 점수 2/3)를 분석된 영역으로 나눈 값입니다.

관류 혈관 비율(PPV) - 관류 품질 100 x 관류 혈관 수를 총 혈관 수로 나눈 값 이질성 지수(HI) 혈관 간 흐름의 이질성을 측정합니다. 가장 높은 MFI - 가장 낮은 MFI를 분석된 모든 사이트에서 평균 MFI로 나눈 값

건강한 지원자와 비교하여 패혈증 환자는 PVD, PPV 및 MFI에 대해 낮은 값을 나타내고 거시적 혈역학적 상태에 관계없이 이질성 지수가 증가합니다. 총 모세혈관 밀도는 패혈증의 영향을 받지 않는 것으로 보입니다. 이러한 결과는 급성 환자의 미세순환 쇼크 발생에 관한 국제 연구(microSOAP) 연구에 의해 확증되었습니다.

microSOAP 연구는 현재까지 이질적인 ICU 집단(즉, 패혈증 환자뿐만 아니라). 이전 세대의 유사한 기술을 사용하여 연구자들은 분석에 포함된 501명의 환자 중 86명(17%)이 비정상적인 MFI(선험적으로 다음과 같이 정의됨)를 가지고 있음을 발견했습니다.

CytoCam 도구 자동 분석

CytoCam Tools는 앞서 언급한 미세순환 모니터와 함께 제공되는 독점 소프트웨어입니다. 이것은 모세관 네트워크 분석(CNA)이라는 새로운 분석 기술을 활용하여 자동 혈관 감지(시각화 혈관의 직경에 따라 다름)를 포함하는 2단계 프로세스에 의해 미세 순환이 자동으로 사용자 독립적인 특성으로 분석됩니다. 확인된 혈관 내 적혈구의 속도 평가.

그러면 다음 미세 순환 변수가 자동으로 결정됩니다.

• 전체 혈관 밀도(TVD) - 감지된 모든 혈관의 총 길이를 처리 영역으로 나눈 값입니다.
• 속도 지수(SI) - 선박에서 감지된 속도를 설명하는 선박의 중심선을 따라 강도 변화에서 파생된 상대 숫자입니다.
• 관류 속도 지수(PSI) - SI가 관류 역치(PT)보다 높은 혈관의 SI입니다.
• 평균 관류 속도 표시기(APSI) - 모든 PSI 값의 합계를 총 관류 혈관 수로 나눈 값입니다.
• 관류 혈관 비율(PPV) - SI가 PT보다 높은 모든 혈관의 총 길이를 감지된 모든 혈관의 총 길이 x 100으로 나눈 값,
• 관류 혈관 밀도(PVD) - PT보다 SI가 높은 모든 혈관의 총 길이를 처리 영역으로 나눈 값입니다.
• 평균 관류 속도 표시기 이질성 지수(APSI HI) - 사분면으로 나누어진 이미지와 각 사분면에 대해 도출된 APSI. 최고 APSI에서 최저 APSI를 뺀 값을 모든 사분면의 평균 APSI로 나눈 값입니다.

PPV 및 PVD의 평가는 식별된 혈관의 적혈구 속도 자동 분석에 의존합니다. 이를 달성하기 위해 미리 결정된 관류 역치(PT)가 설정됩니다. PT는 식별된 혈관 내의 흐름 상태를 설명하며 범위는 0에서 무한대까지입니다. 제조 평가는 1 이상의 PT가 "관류 상태"와 일치하는 것으로 결정했으며 이는 다음과 같이 더 세분화될 수 있습니다.

관류 역치

흐름 상태 0 - 1 = 흐름 없음 1 - 5 = 부진 5 이상 = 흐름 양호 건강에서 이러한 자동 측정 변수의 정상 범위는 현재 알 수 없습니다. 정상 범위를 이해하면 패혈성 질환의 조기 진단에 관한 향후 연구에서 이 기술을 활용할 수 있습니다. 패혈증의 병태생리학적 과정에서 전통적으로 진단되는 대순환계 이상이 발생하기 전에 초기 단계에서 환자를 식별하면 조기에 치료를 시행할 수 있습니다.

이론적 해석

CytoCam 시스템은 임상 결과를 개선하기 위해 미세혈관 기능의 변화를 측정하고 그에 따라 조치를 취하기 위해 보다 사용자 친화적이고 재현 가능하며 임상적으로 적용 가능한 접근 방식을 향한 한 걸음을 나타낼 수 있습니다. 그러나 이러한 측정의 정상 범위는 알려져 있지 않으므로 추가 연구가 수행될 수 없습니다. 이 연구는 건강한 피험자에서 CytoCam 시스템에 의해 도출된 자동으로 결정된 측정치의 정상 범위를 식별하고 미세 순환 기능 장애(패혈증에서 발견됨)가 있는 환자의 조기 식별을 목표로 하는 새로운 연구 기회를 열 것입니다. ; 미세 순환 매개 변수가 새로 정의된 범위를 벗어납니다. 이것은 중환자실에서 일상적인 병상 미세순환 모니터링으로 이동하는 첫 번째 단계가 될 것입니다.

이 작업은 Leicester Royal Infirmary에 기반을 둔 DDU(Diagnostic Development Unit) 내에서 현재 진행 중인 프로젝트를 기반으로 합니다. DDU는 응급 의학 및 중환자 치료에서 새로운 비침습적 모니터의 사용을 탐구하는 의학, 우주 과학 및 대기 화학 사이의 Leicester 대학교 대학 간 프로젝트입니다.

연구 대상 인구

객관적인

다른 성인 연령 그룹에서 CytoCam 시스템에 의해 결정된 자동 측정된 미세 순환 변수의 정상 범위를 식별합니다.