Vaststelling van normale bereiken van de microcirculatiefunctie zoals bepaald door CytoCam-IDF-beeldvorming

Achtergrond

Sepsis is een zeer heterogene ziektetoestand die wordt veroorzaakt door een ontregelde gastheerrespons op systemische infectie, met ongecontroleerde pro- en anti-inflammatoire processen die leiden tot collaterale weefselbeschadiging en immuunsuppressie.

Sepsis vormt wereldwijd een aanzienlijke gezondheidslast, waarbij het aantal sterfgevallen in het VK wordt geschat op ongeveer 44.000 per jaar. Snelle behandeling op basis van internationaal overeengekomen managementrichtlijnen verbetert de resultaten bij sepsis. Vroege diagnose van sepsis blijft echter moeilijk, waarbij de huidige diagnostische criteria berusten op de aanwezigheid van orgaandisfunctie en ontregeling van macrohemodynamische variabelen. Op het moment van diagnose is de mortaliteit meer dan 10%. Op dit moment zijn er geen specifieke criteria voor de diagnose van sepsis op basis van de onderliggende pathofysiologische afwijkingen, met name de beoordeling van de microcirculatie.

De microcirculatie bij sepsis

De microcirculatie bestaat uit een dicht netwerk van arteriolen, capillairen en venulen, waarvan de diameter kleiner is dan 150 um. Zijn functies zijn het leveren van voedingsstoffen en zuurstof voor het aerobe metabolisme en het verminderen van cellulaire afvalproducten.

Sepsis beïnvloedt alle elementen van de microcirculatie, waarbij disfunctie van de microcirculatie een belangrijke rol speelt in de pathofysiologie van ernstige sepsis en septische shock. Sepsis wordt geassocieerd met verminderde capillaire dichtheid en verhoogde heterogeniteit van de perfusie, wat leidt tot verminderde zuurstoftoevoer, weefselhypoxie en vervolgens orgaandisfunctie. Veranderingen in de microcirculatiefunctie kunnen voorafgaan aan de traditionele diagnostische kenmerken van sepsis, waardoor eerder informatie wordt verkregen over patiënten die ernstige sepsis en multi-orgaanfalen zullen ontwikkelen. Herkenning van sepsis in dit vroege stadium zou een snelle behandeling mogelijk maken, gericht op het herstellen van de homeostase van de microcirculatie, waardoor de ziekteprogressie wordt gewijzigd.

Een aantal studies hebben aangetoond dat verbeteringen in de microcirculatiefunctie na vroege reanimatie in verband worden gebracht met afnemende orgaandisfunctie, en die patiënten bij wie de microcirculatie niet verbetert na reanimatie, hebben slechtere resultaten. Ondanks de erkenning van het belang van de microcirculatie bij sepsis, berusten de huidige doelgerichte eindpunten op de monitoring en het herstel van globale metingen van de cardiovasculaire/orgaanfunctie (bijv. hartslag, bloeddruk, urineproductie, lactaat), mede omdat de microcirculatie in de klinische praktijk moeilijk te controleren is. Verbetering van de macrohemodynamische variabelen is echter geen garantie voor herstel van de homeostase van de microcirculatie. Klinische beoordeling van de microcirculatiefunctie wordt momenteel afgeleid uit de meting van bijproducten die worden gegenereerd als gevolg van verminderde oxygenatie/metabolisme, zoals lactaat en kooldioxide.

Videomicroscopische technieken voor beoordeling van de microcirculatie

Videomicroscopische technieken bieden in-vivo visualisatie van de microcirculatie, waardoor directe meting van capillaire dichtheid, perfusie en stromingsdynamiek mogelijk is. Tot voor kort waren deze technieken, waaronder Orthogonal Polarization Spectral (OPS)-beeldvorming en Sidestream Dark Field-beeldvorming (SDF), klinisch ontoegankelijk vanwege hun omvangrijke aard, operatorafhankelijke output en tijdrovende offline-analysevereiste.

Onlangs is een handmicroscoop van de derde generatie ontwikkeld (CytoCam-IDF, Braedius Medical, NL), die gebruikmaakt van Incident Dark Field (IDF)-verlichting. Het apparaat bevat real-time geautomatiseerde digitale beeldanalyse, gecombineerd met lenzen met hoge resolutie en een computergestuurde beeldsensor voor verbeterde resolutie. De CytoCam beschikt ook over een nieuw kwantitatief focusmechanisme met een geïntegreerd afstandsmeetsysteem, waarbij zodra de focusdiepte voor een specifieke patiënt is vastgesteld, seriële metingen kunnen worden uitgevoerd zonder de focus handmatig opnieuw af te stellen, wat de snelheid en het gemak van metingen verbetert. Dit nieuwe apparaat presteert goed in vergelijking met eerdere apparaten en biedt een verbeterd contrast en beeldscherpte waardoor een groter aantal microvaatjes kan worden gevisualiseerd.

Cruciaal is dat de CytoCam is uitgerust met op maat gemaakte software waarmee beelden automatisch kunnen worden opgeslagen en geanalyseerd op het moment van acquisitie. Monitoring van de microcirculatie is geen nieuwe techniek, maar de combinatie van gebruiksvriendelijke ergonomie, nauwkeurige beeldacquisitie en geautomatiseerde analyse maakt deze potentieel nuttige directe meting van de microcirculatiefunctie mogelijk voor de klinische praktijk aan het bed.

Analyse van de sublinguale microcirculatie Een rondetafelgesprek in 2006 door experts in het veld, probeerde de kenmerken te verduidelijken die in de microcirculatieanalyse zouden moeten worden opgenomen, en concludeerde dat de beoordeling van de microcirculatie metingen van vasculaire dichtheid, beoordeling van capillaire perfusie en een heterogeniteit moet omvatten index (in vaten van

Deze gemeten grootheden zijn:

Microvascular Flow Index (MFI) - Perfusiekwaliteit Beeld verdeeld in kwadranten. Aan elk kwadrant wordt een nummer toegewezen volgens het overheersende stroomtype (0 = geen stroom, 1 = intermitterend, 2 = traag, 3 = continu). De MFI resulteert uit het gemiddelde van de 4 waarden.

Totale vatdichtheid (TVD) Vatdichtheid - De totale lengte van de vaten gedeeld door de totale oppervlakte van het geanalyseerde gebied.

Perfused Vessel Density (PVD) - Functionele vaatdichtheid Totale lengte van geperfundeerde vaten (MFI-score 2/3) gedeeld door het geanalyseerde gebied.

Proportioneel aantal geperfuseerde vaten (PPV) - Perfusiekwaliteit 100 x aantal geperfuseerde vaten gedeeld door het totale aantal vaten. Heterogeniteitsindex (HI) Maatstaf voor de heterogeniteit van de stroming tussen vaten. Hoogste MFI - laagste MFI gedeeld door gemiddelde MFI over alle geanalyseerde sites

Vergeleken met gezonde vrijwilligers vertonen patiënten met sepsis lagere waarden voor PVD, PPV en MFI, samen met een hogere heterogeniteitsindex, ongeacht de macrohemodynamische toestand. De totale capillaire dichtheid lijkt niet te worden beïnvloed door sepsis. Deze bevindingen werden bevestigd door de studie van de International Study on Microcirculatory Shock Occurrence in Acutely Ill Patients (microSOAP).

De microSOAP-studie is tot op heden de grootste studie die het belang onderzoekt van veranderingen in de microcirculatie in een heterogene ICU-populatie (d.w.z. niet alleen die met sepsis). Met behulp van de vorige generatie vergelijkbare technologie ontdekten de onderzoekers dat van de 501 patiënten die voor analyse waren geïncludeerd, 86 (17%) een abnormale MFI hadden (a priori gedefinieerd als

CytoCam Tools geautomatiseerde analyse

CytoCam Tools is de propriëtaire software die wordt geleverd bij de bovengenoemde microcirculatiemonitor. Het maakt gebruik van een nieuwe analysetechniek genaamd Capillary Network Analysis (CNA), waarbij de microcirculatie automatisch en gebruikersonafhankelijk wordt geanalyseerd door middel van een proces in twee fasen, waaronder automatische vaatdetectie (afhankelijk van de diameter van gevisualiseerde vaten), gevolgd door een beoordeling van de snelheid van rode bloedcellen in de geïdentificeerde vaten.

De volgende microcirculatievariabelen worden dan automatisch bepaald.

• Total Vessel Density (TVD) - Totale lengte van alle gedetecteerde vaten gedeeld door het verwerkte gebied.
• Snelheidsindex (SI) - Relatief getal afgeleid van de intensiteitsvariatie langs de hartlijn van een vaartuig, dat de in het vaartuig gedetecteerde snelheid beschrijft.
• Perfused Speed ​​Index (PSI) - SI in een bloedvat waar de SI hoger is dan de perfusiedrempel (PT).
• Average Perfused Speed ​​Indicator (APSI) - Som van alle PSI-waarden gedeeld door het totale aantal geperfundeerde vaten.
• Aandeel geperfundeerde vaten (PPV) - Totale lengte van alle vaten met een SI hoger dan de PT, gedeeld door de totale lengte van alle gedetecteerde vaten x 100,
• Perfused Vessel Density (PVD) - Totale lengte van alle vaten met een SI hoger dan de PT gedeeld door het bewerkte gebied.
• Average Perfused Speed ​​Indicator Heterogenity Index (APSI HI) - Beeld verdeeld in kwadranten en APSI afgeleid voor elk kwadrant. APSI hoogste minus de laagste APSI gedeeld door de gemiddelde APSI van alle kwadranten.

De beoordeling van PPV en PVD is gebaseerd op de geautomatiseerde analyse van de snelheid van rode bloedcellen in geïdentificeerde vaten. Om dit te bereiken wordt een vooraf bepaalde perfusiedrempel (PT) ingesteld. De PT beschrijft de stroomtoestand binnen geïdentificeerde vaten en kan variëren van 0 tot oneindig. Fabricagebeoordeling heeft vastgesteld dat een PT van meer dan 1 consistent is met een "geperfundeerde toestand" en dit kan als volgt verder worden onderverdeeld:

Perfusie drempel

Status van flow 0 - 1 = Geen flow 1 - 5 = Traag 5 of hoger = Goede flow Normale bereiken voor deze automatisch gemeten gezondheidsvariabelen zijn momenteel onbekend. Als we de normale bereiken begrijpen, kunnen we deze techniek gebruiken in toekomstige studies met betrekking tot de vroege diagnose van septische ziekte. Identificatie van patiënten in een vroeg stadium van het pathofysiologische proces van sepsis vóór de ontwikkeling van traditioneel diagnostische macro-circulatoire afwijkingen kan een eerdere implementatie van de behandeling mogelijk maken.

grondgedachte

Het CytoCam-systeem kan een stap betekenen in de richting van een meer gebruiksvriendelijke, reproduceerbare, klinisch toepasbare benadering van het meten van en reageren op veranderingen in de microvasculaire functie om de klinische resultaten te verbeteren. De normale bereiken voor deze metingen zijn echter niet bekend, zonder welke verdere studies niet kunnen plaatsvinden. Deze studie zal de normale bereiken identificeren voor de automatisch bepaalde metingen die worden afgeleid door het CytoCam-systeem bij gezonde proefpersonen, en opent nieuwe mogelijkheden voor studies, waarvan we verwachten dat ze gericht zullen zijn op de vroege identificatie van patiënten met een disfunctie van de microcirculatie (zoals wordt aangetroffen bij sepsis). ; waarvan de microcirculatieparameters buiten deze nieuw gedefinieerde bereiken vallen. Dit zal de eerste stap zijn op weg naar routinematige monitoring van de microcirculatie aan het bed op onze intensive care-afdeling.

Dit werk bouwt voort op projecten die momenteel worden uitgevoerd binnen de Diagnostic Development Unit (DDU) in Leicester Royal Infirmary. De DDU is een intercollegiaal project van de Universiteit van Leicester tussen geneeskunde, ruimtewetenschap en atmosferische chemie, waarin het gebruik van nieuwe niet-invasieve monitoren in spoedeisende geneeskunde en kritieke zorg wordt onderzocht.

Bevolking te bestuderen

DOELSTELLING

Identificeren van de normale bereiken voor automatisch gemeten microcirculatievariabelen zoals bepaald door het CytoCam-systeem in verschillende volwassen leeftijdsgroepen.