Klinisk validering av en "håndholdt" fluorescens digital bildebehandlingsenhet for sårpleieapplikasjoner

Introduksjon og begrunnelse:

Sårbehandling er en stor klinisk utfordring og utgjør en enorm belastning for helsevesenet over hele verden. Når sår (kroniske og akutte) gror, oppstår en rekke viktige biologiske endringer på sårstedet på vevs- og cellenivå. Blant disse er betennelse, reformering av epidermal barriere og remodellering av bindevevet i dermis. Imidlertid er en vanlig stor komplikasjon som oppstår under sårhelingsprosessen, som kan variere fra dager til måneder, bakteriell infeksjon. Dette kan resultere i en alvorlig hindring for helingsprosessen og føre til betydelige komplikasjoner, spesielt ved kroniske ikke-helende sår. Foreløpig inkluderer standard sårbehandling overvåking for mulig infeksjon ved direkte visuell inspeksjon under hvitt lys og ved å ta prøver for analyse i laboratoriet som tar ca. to dager å gi et resultat. Imidlertid gir kvalitativ visuell vurdering bare en grov oversikt over sårstedet (dvs. tilstedeværelse av purulent materiale og skorpedannelse), men gir ikke den kritisk viktige informasjonen om underliggende endringer som skjer på vevs- og cellenivå (dvs. infeksjon, matrise). remodellering, betennelse og nekrose).

Alle kroniske sår inneholder bakterier. Men om såret er i bakteriell balanse (kontaminering med organismer på overflaten eller kolonisering med organismer i vevet arrangert i mikrokolonier uten å forårsake skade) eller bakteriell ubalanse (kritisk kolonisering og infeksjon) er av primær betydning for tilheling. Det er viktig å merke seg at det er et kontinuum av bakteriell tilstedeværelse som utvikler seg fra bakteriell balanse til bakteriell skade i et kronisk sår. Infeksjonsdiagnosen stilles typisk klinisk basert på tegn og symptomer i og rundt den lokale sårbunnen, de dypere strukturene og huden rundt. Tilstedeværelsen og alvorlighetsgraden av bakteriell infeksjon er typisk diagnostisert basert på det kliniske utseendet til såret under hvitt lys (dvs. smerte, purulent ekssudat, skorpedannelse, hevelse, erytem, ​​varme). Et stort problem er at bakteriell kontaminering i og rundt et sår ikke kan bestemmes direkte ved visualisering av selve bakteriene under hvitt lys, men er basert på kliniske tegn og symptomer forårsaket av bakteriell kontaminering og/eller infeksjon i såret (dvs. smerte, purulent ekssudat, skorpedannelse, hevelse, erytem, ​​varme).

Remodellering og tilheling av bindevev i sår involverer samtidig syntese og nedbrytning av kollagenfibriller. Disse bakteriene inkluderer vanlige arter som vanligvis finnes på sårsteder (dvs. Staphylococcus og Pseudomonas-arter). Bakterielle vattpinner samles inn på tidspunktet for sårundersøkelse og har fordelen av å gi identifikasjon av spesifikke bakterie-/mikrobielle arter og kvantifisering av bakteriebelastning. Imidlertid samles det ofte flere vattpinner tilfeldig fra sårstedet, og disse er ikke målrettet, og noen vattpinneteknikker kan spre mikroorganismene rundt med såret under innsamlingsprosessen, og dermed påvirke pasientens helbredelsestid og sykelighet. Dette kan være et problem spesielt med store kroniske (ikke-helende) sår der deteksjonsutbyttet for bakteriell tilstedeværelse er suboptimalt, til tross for innsamling av flere vattpinner. Videre tar det ofte 2-4 dager før bakteriologiske dyrkingsresultater kommer tilbake fra laboratoriet, noe som forsinker diagnose og behandling betydelig. Bakterielle vattpinner gir derfor ikke sanntidsdeteksjon av infeksjonsstatus til sår. I tillegg, selv om sårprøvetaking ser ut til å være enkel, kan det føre til upassende behandling, pasientsykelighet og økt sykehusopphold dersom det ikke utføres riktig. En bildebasert metode som tillater sanntidsovervåking av sårtilheling, spesielt tidlig remodellering av dermal bindevev, og tilstedeværelsen av bakteriell kontaminering og/eller infeksjon over tid kan ha en betydelig klinisk innvirkning.

Autofluorescensavbildning har blitt brukt i gastroenterologi for å avbilde både kollagen og bakteriell fluorescens i kliniske studier. Vi ønsker å utvide bruken av vevsautofluorescensavbildningsteknologi til sårbehandling og -behandling for å gi innhentet biologisk relevant informasjon om sårstedet på vevs- og biomolekylære nivåer i sanntid under helingsprosessen. Når det brukes til å vurdere sår, kan vevsautofluorescens hjelpe til med å bestemme graden av sårheling og tilstedeværelsen av bakteriell infeksjon. I foreløpig preklinisk testing har vi oppdaget at når sår belyses en spesifikk bølgelengdekombinasjon av eksitasjonslys, sender endogene vevskomponenter ut et karakteristisk fluorescerende signal, mens bakterier sender ut et unikt fluorescenssignal.

Vi har nylig utviklet en innovativ plattform for optisk molekylær bildebehandling basert på høyoppløselig fluorescens og hvitt lys-teknologi i en håndholdt, sanntids, høyoppløselig, ikke-invasiv (f.eks. ikke-kontakt) format. Denne oppfinnelsen tilbyr sanntidsdeteksjon av viktig biologisk og molekylær informasjon om et sår for første gang, og kan ha betydelig innvirkning på å forbedre konvensjonell sårbehandling og behandling. Basert på omfattende preklinisk testing, har den foreslåtte teknologien evnen til å samle autofluorescensbilder av sår og oppdage tilstedeværelsen og relative endringer i bindevevsinnhold og biodistribusjon involvert i sårheling. Den kan også oppdage den tidligste indikasjonen på bakteriell/mikroorganisme-kontaminering i såret (som er okkult i forhold til standard hvitt lys visuelt-basert vurdering), og gir dermed et mål på infeksjonsstatus. Dette kan ha betydelig innvirkning på klinisk sårbehandling og behandling ved å i) redusere komplikasjonene forbundet med manglende påvisning av bakterieinfeksjon, ii) lette bildeveiledet vattpinning/biopsi og iii) overvåke sårheling over tid. I tillegg gjør den kompakte og bærbare utformingen av bildebehandlingsplattformen den ideell for det kliniske sårpleiemiljøet så vel som for behandlingspunkt for hjemmebesøk.

Studiemål og spesifikke mål

Hovedmålet med denne kliniske studien er å evaluere bruken og effektiviteten av vår "håndholdte" fluorescens digitale bildebehandlingsenhetsplattform for ikke-invasiv klinisk overvåking i sanntid av kroniske sår for tilheling og bakteriell kontaminering/infeksjonsstatus over tid. Dette vil gjøre oss i stand til å avgjøre om enheten kan oppdage og i lengderetningen spore iboende endringer som kan oppstå under sårhelingsprosessen, inkludert, men ikke begrenset til, remodellering av kollagen og bakteriell infeksjon av sårstedet.

Som et sekundært mål ønsker vi å innhente verdifulle sluttbrukerdata om den kliniske nytten av enheten i sårklinikkens miljø. Denne informasjonen vil bli brukt til å optimalisere påfølgende versjoner av enheten under produktutvikling.

Det viktigste er at vi håper å endelig bekrefte merverdien som denne bildebehandlingsenheten tilfører tradisjonell sårbehandlingspraksis, og i hvilken grad den vil endre gullstandarden.

Spesifikke mål:

1. For å bestemme om fluorescensavbildningsenheten kan oppdage endringer i bindevev over tid som kan korreleres med sårheling eller remodellering, sammenlignet med endringer i sårstørrelse over tid.
2. For å bestemme effektiviteten til fluorescensavbildningsenheten for å oppdage tilstedeværelsen (eller kontamineringen) av bakterier i og rundt et sår (inkludert infeksjon), sammenlignet med standard beste praksis-metoder (f.eks. visualisering av hvitt lys og kliniske tegn og symptomer, med vattpinne og bakteriologi som "gullstandarden").
3. For å identifisere sammenhengene mellom autofluorescensavbildning av vev og bakterier i sår (inkludert sårkanten) og følgende: i) kliniske tegn på infeksjon, ii) mikrobiell belastning (dvs. antall organismer per gram sårvev) og iii) mangfold av mikrobielle arter i såret (dvs. antall forskjellige arter isolert per sår), og gramsignering.