다중 스펙트럼 광음향 단층촬영(MSOT)을 통한 지방부종, 림프부종 및 혈관 기형 조사

현재까지 지방 조직 구조 변화와 관련된 질병의 진단 경로는 일반적으로 느리고 검사자의 경험에 크게 의존하므로 환자가 적절하게 치료되기까지 수년이 걸리는 경우가 많습니다. 피하 지방 조직의 정량적 평가를 위한 현재 영상 방법은 비특이적 결과만 제공합니다. 우리 연구를 통해 연구자들은 지방 조직을 검사하기 위한 새로운 이미징 방법을 제시합니다.

광음향학은 광학 이미징의 고대비와 음향학의 고해상도를 결합한 혁신적인 하이브리드 이미징 방법입니다. 사용되는 MSOT 시스템은 가시광선 근적외선 및 원적외선 파장 범위(660nm -1300nm)의 레이저와 컴퓨터에 연결된 초음파 센서로 구성됩니다. 광학 부품을 사용하여 측정할 영역을 선택 가능한 파장의 초단파 광 펄스로 조명합니다. 빛은 조직의 특성에 따라 물체 내부에서 다양한 정도로 흡수됩니다. 레이저 빛은 인체의 헤모글로빈이나 멜라닌과 같은 발색단을 자극하여 소위 열탄성 효과라고 불리는 조직의 팽창과 그에 따른 수축을 초래합니다. 국소적인 미세한 체적 변동은 초음파 범위의 압력파를 방출합니다(광음향 효과). 피부 표면은 고정밀 마이크로 스테이지를 사용하여 스캔됩니다. 각 위치에서 광 펄스에 의해 생성된 초음파 신호는 검출기를 사용하여 대상체 외부의 단층 촬영으로 기록되고 컴퓨터에 저장됩니다. 특수 알고리즘의 도움으로 측정된 초음파 신호로부터 조직의 특성을 컴퓨터에서 재구성할 수 있습니다. MSOT는 높은 공간 해상도(80μm)로 비침습적, 비이온화 이미징을 가능하게 하여 콜라겐 섬유, 지방, 멜라닌, 산소헤모글로빈 및 디옥시헤모글로빈과 같은 내인성 조직 색소의 특정 시각화를 가능하게 합니다. 특정 발색단을 자극하는 레이저는 이미 피부과에서 광범위한 치료 용도로 사용되고 있습니다. 그 효과와 부작용은 알려져 있으며 적절한 에너지를 선택하면 존재하지 않거나 최소화됩니다. MSOT의 침투 깊이는 다른 광학 이미징 방법에 비해 훨씬 더 큽니다.

또한 이 비침습적 실시간 측정 시스템은 CT나 MRI와 같이 보다 침습적인 방법이 필요한 수많은 일상적인 임상 질문에 사용할 수 있습니다. 지방 조직 구조 검사 외에도 MSOT는 수술 전 및 수술 전후에 혈관을 시각화하는 데 사용될 수 있습니다. 예를 들어 플랩의 관류를 최적화하거나 기본적으로 활성화할 수도 있습니다. 목표는 MSOT를 사용하여 성형수술 환자의 피하 지방 조직의 구조를 표시하고 분석하는 것입니다.

이 연구는 성형외과 환자 모집단에서 모집된 피험자를 대상으로 한 전향적 코호트 연구로 설계되었습니다. MSOT 측정은 임상적으로 건강한 피하 지방 조직을 가진 50명의 피험자와 피하 지방 조직에 변화가 있는 50명의 피험자(예: 지방부종). 기록된 데이터를 정량화하고 비교합니다.

본 연구의 피험자는 외상외과, 정형외과, 성형외과, 폴리클리닉에서 모집하였다. 특히, 성형외과 특별상담시간부터 환자를 모집하고 있습니다.

참석한 모든 사람은 레이저 안전 고글을 착용합니다. 초음파 젤 필름을 환자의 선택된 사지의 여러 위치에 있는 피부 약 1 cm²에 적용하고 탐지기를 젤 필름 위에 놓습니다. 그런 다음 피부의 이러한 영역을 스캔하고 검사할 영역을 선택 가능한 파장의 초단광 펄스로 조명합니다. 결과적인 음파는 초음파 센서로 감지되고 컴퓨터에서 재구성되어 스펙트럼적으로 분리됩니다. 단일 측정에는 약 5분이 소요됩니다. 준비 과정을 포함하여 세 가지 피부 부위를 측정하는 데 약 20분이 소요됩니다. 이 프로젝트에서는 침습적 절차가 계획되어 있지 않습니다.

스캔한 영역은 소프트웨어에서 이미지 자료로 내보내지고 익명으로 저장됩니다. 스캔한 연조직의 사진 문서도 있습니다. 이 사진도 저장됩니다. 건강 데이터를 문서화하기 위해 지방부종 문서 양식이 작성됩니다.

광음향 방식은 이온화 방사선을 필요로 하지 않으며 레이저 광에 의해 유도된 음파 감지에만 기반을 둡니다. 다양한 레이저를 조사하는 기술과 초음파 검사 기술은 이미 피부 질환의 진단 및 치료에 널리 사용되고 있습니다. 따라서 부작용은 매우 예측 가능하며 적절하게 선택된 에너지를 사용하면 최소화되거나 존재하지 않습니다. 광음향 신호를 자극하기 위해 매우 짧은 펄스 지속 시간(9ns)을 갖는 가시 및 근적외선 범위(660 - 1300nm)의 클래스 4 펄스 레이저가 사용됩니다. ANSI(American National Standards Institute)는 이러한 유형의 레이저 사용에 대해 실험에서 초과되지 않는 한계값을 설정했습니다. 이론적으로 너무 높은 에너지 수준을 선택하는 등의 치료 오류는 사용되는 레이저에 따라 조직 손상을 초래할 수 있습니다. 발색단 헤모글로빈 영역의 레이저는 가장 작은 혈관에 열 혈관 손상을 일으킬 수 있습니다. 에너지가 매우 높게 선택되면 최대 결과는 화상과 유사하게 표피에 국부적 손상을 입히고 후속 국부적 흉터를 남길 수 있습니다.

이러한 효과는 다년간의 광범위한 사용 경험을 통해 알려져 있으므로 본 연구에서는 이러한 부작용이 전혀 예상되지 않습니다.

초음파 검사를 사용하여 생성된 음파의 평가는 안전하며 부작용이 예상되지 않습니다.

레이저 빛은 감지기를 통해 피부에 전달됩니다. 따라서 레이저 빛은 산란을 통해 간접적으로만 외부로 침투할 수 있으며 이론적으로는 주변 사람들의 눈에 도달할 수 있습니다. 위 사양의 레이저광은 눈에 해로울 수 있으므로 측정 중에는 참석한 모든 사람이 레이저 보안경을 착용하도록 주의를 기울여야 합니다. 레이저 보안경을 착용하면 눈 부상의 위험이 거의 없습니다.

개별 중단 기준에는 불내성 및 발적과 같은 반응이 포함됩니다. 이전에 설명한 치료 중 바람직하지 않은 효과에는 연조직의 발적 및 열 혈관 손상 또는 주관적으로 인지된 부작용이 포함됩니다. 또 다른 개별 종료 기준은 피험자의 연구 참여 동의 철회 또는 레이저 보안경 착용 거부입니다.

전체 연구의 종료 기준에는 모니터링 시스템(MSOT)의 복구 불가능한 결함, 모든 데이터 손실이 포함됩니다. 피부 화상의 의미에서 물집이 있는 발적은 IIa 등급입니다(아직 설명되지 않음).

이 파일럿 프로젝트의 목적은 피부 변화가 있거나 없는 환자의 피하 지방 조직의 미세 구조를 설명하는 것입니다(예: 지방부종) MSOT를 사용합니다. 이러한 변화를 시각화하는 능력은 피부의 생리학과 병태생리학에 대한 더 나은 이해로 이어질 수 있습니다.

조사를 수행할 때 다음 지침과 법률을 준수합니다.

• 1983년 베니스와 1989년 홍콩으로 보완된 헬싱키 선언(2013)
• 지역 윤리위원회의 표결은 과학 조사 책임자로부터 얻습니다.
• 조사의 시작과 실행은 윤리위원회의 투표에 달려 있습니다. 조사가 완료되면 보고서나 출판물을 윤리위원회에 제출합니다.
• 피험자의 동의는 위험을 설명한 후 자발적으로 제공됩니다. 피험자는 어떠한 보상도 받지 않습니다.
• 이유를 밝히지 않고 언제든지 동의를 철회할 수 있습니다.
• 참가자가 연구를 중단하는 경우 이미 획득한 데이터 자료는 파기되거나 피험자에게 자료 평가에 동의하는지 묻는 메시지가 표시됩니다.
• 시험 대상자의 이름과 기타 모든 기밀 정보는 의료 기밀 및 연방 데이터 보호법(BDSG) 조항의 적용을 받습니다. - - 대상 데이터는 가명 형식으로만 전달될 수 있습니다. 제3자는 원본 문서에 접근할 수 없습니다.
• 연구가 시작되기 전에 피험자에게 계획된 검사의 성격과 범위, 특히 건강에 대한 가능한 이점과 위험에 대해 서면 및 구두로 알려줍니다. 참가자 동의는 동의서에 서명하여 문서화됩니다.