Multispektral avbildning for å vurdere sår hos pasienter med perifer karsykdom

Perifer vaskulær sykdom (PVD) er en vanlig sykdom hos eldre, som resulterer i kompromittering av blodstrømmen til underekstremitetene. Som en konsekvens av svekket vevsperfusjon kan PAD-pasienter oppleve smerte, redusert treningskapasitet og vevstap, hvorav noen til slutt krever amputasjon. Globalt er perifer arteriesykdom i nedre ekstremiteter den tredje ledende årsaken til aterosklerotisk kardiovaskulær sykdom, og påvirker over 200 millioner individer over hele verden. Perifer vaskulær sykdom blir mer utbredt med økende forekomst med alderen og en globalt aldrende befolkning. I 2010 ble det anslått at antallet mennesker som lever med perifer arteriesykdom økte med 23,5 % det siste tiåret. Den økonomiske byrden til PVD er betydelig. Bare i USA står PVD for over 20 milliarder dollar i årlige helserelaterte kostnader. Spesielt representerer ikke-helende sår en betydelig del av disse utgiftene med mer enn 3 milliarder dollar per år.

Kravet om utvikling av en effektiv metode for å karakterisere levedyktigheten til PVD-sår har resultert i fremveksten av flere innovative teknikker. Vanlige brukte diagnostiske metoder er ankel-brachial indeks (ABI), pulsvolumregistreringer, dupleks ultrasonografi, venøs pletysmografi, røntgenangiografi, computertomografi og magnetisk resonansavbildning. Imidlertid mangler mange av disse teknikkene evnen til å triagere og tilstrekkelig bestemme sårets levedyktighet. Ankelbrachial indeks (ABI) er en av de vanligste screeningsteknikkene som brukes for å fastslå tilstedeværelsen av PVD, men den mangler følsomhet for å skape sensitiv og spesifikk kategorisering av sår som levedyktig eller ikke-levedyktig. ABI gir en indikasjon på en hemodynamisk signifikant obstruksjon, men måler ikke blodstrømmen direkte. Doppler-ultralyd er en annen vanlig metode som kan måle arteriell blodstrøm, men noen grupper antyder at den femorale arteriens blodstrøm kanskje ikke er en nøyaktig hemodynamisk indikasjon på muskeliskemi. Magnetisk resonansspektroskopi er også en ny teknikk som har blitt validert i sin søknad for å vurdere PVD. Nye magnetiske bildesekvenser som PIVOT (perfusjon, intravaskulær venøs oksygenmetning) kombinerer blodoksygennivåavhengig (BOLD) MR og arteriell spinnmerking (ASL) for å vurdere vevet på en omfattende måte. Til tross for styrken som mange MR-teknikker lover, gjenstår begrensninger i klinisk bruk på grunn av de høye kostnadene og tilgjengeligheten av ressurser.

Perifer vaskulær sykdom-indusert sår i nedre ekstremiteter har utilstrekkelig perfusjon. For tiden er det tre hovedtilnærminger for å forbedre vaskulær perfusjon til området: medisinsk behandling, åpen kirurgi og endovaskulær kirurgi. Medisinsk behandling består av livsstilsendringer og håndtering av assosierte risikofaktorer som røyking, diabetes mellitus, hyperlipidemi, hypertensjon og hyperkoagulabilitet. Mens det er gjort fremskritt i medisinsk behandling av iskemi-induserte sår i nedre ekstremiteter, er stor arteriell revaskularisering fortsatt gjeldende standard for pleie. Åpen bypass-kirurgi brukes ofte for å omgå stenotiske arterier og forbedre perfusjon til nedre ekstremitetssår. I løpet av de siste to tiårene har endovaskulær intervensjon dukket opp som en tilleggsterapi da den er minimalt invasiv og kan ha lavere assosiert sykelighet og dødelighet. I tillegg til forbedret perfusjon av sår i nedre ekstremiteter ved medisinsk behandling av kirurgisk inngrep, er lokal sårbehandling nødvendig for å fremskynde helingsprosessen og forhindre infeksjon.

Imidlertid er det fortsatt et behov for effektive triage-teknologier for å hjelpe klinikere med å avgjøre om kirurgisk behandling er nødvendig. Dette vil muliggjøre tidlig bestemmelse av kirurgisk versus konservativ behandling og poliklinisk behandling. Hvis kirurgi er nødvendig, forbedres pasientens funksjonelle resultater hvis den finner sted tidligere. I tillegg er døgnbehandling av kirurgiske pasienter ekstremt kostbare. Poliklinisk behandling av pasienter med perifere vaskulære sår som ikke krever kirurgi vil redusere kostnadene forbundet med kirurgisk inngrep betydelig.

Nær-infrarødt punktspektroskopi (NIRS) måler ikke-invasivt flyt, konsentrasjon og oksygenering av hemoglobin i arterioler, kapillærer og venoler flere centimeter dype i vevet. NIRS er trygt og behagelig for pasienter og er godt egnet til å måle markører for levedyktighet i perifere vaskulære sår, inkludert vevsperfusjon, oksygenering og hemoglobin. Til dags dato har studier vist gyldigheten av NIRS-teknologi hos pasienter med perifer arteriell sykdom. Multispectrum infrared device (MSID) representerer en viktig utvikling av eksisterende NIRS bildebehandlingsenheter, som ble designet for det kliniske miljøet. MSID har blitt en kommersiell enhet produsert av KENT imaging (Calgary, Canada) etter at flere dyre- og kliniske studier har validert bruken. MSID er en ny generasjon NIR-bildeenheter med forbedret portabilitet og funksjonalitet. MSID er i stand til å overvåke mange variabler, for eksempel cytokromoksidase som en markør for vevsoksygenutnyttelse, oksygenmetning, perfusjon og methemoglobin som en markør for frie radikaler. Fordelen med MSID er dens evne til å ta hensyn til hudfarge. Melanin absorberer lys og demper mengden NIR-lys som mottas av kameraet. Kent-bildeapparatet har unike matematiske algoritmer for å ta hensyn til melanininnholdet i huden. I mange tidligere studier utført med NIRS-teknologi i PVD-sår, ble ikke melanininnhold ansett for å være en faktor da pasientens demografi var hovedsakelig kaukasisk. Men i mange flerkulturelle byer hvor det er stor variasjon i pasientmelanininnhold, er melaninkorreksjoner i NIRS-avbildning svært viktig.

Ved å bruke denne nye og klinisk anvendelige NIRS-teknologien designet for PVD, søker denne studien å identifisere levedyktige fra ikke-levedyktige sår og å bestemme alvorlighetsgraden av sår ved vurdering av vaskulær intervensjonsindikasjon. Denne teknologien er godt egnet for bruk i en sårpasientpopulasjon da måletidene er korte og bevegelse av forsøkspersoner ikke er et problem. Som sådan har dette prosjektet til hensikt å bruke ny teknologi som har kapasitet til raskt å vurdere sår som en komplikasjon av PVD.