Etablering av normale områder for mikrosirkulasjonsfunksjon som bestemt av CytoCam-IDF Imaging

Bakgrunn

Sepsis er en svært heterogen sykdomstilstand forårsaket av en dysregulert vertsrespons på systemisk infeksjon, med ukontrollerte pro- og antiinflammatoriske prosesser som fører til sidevevsskade og immunsuppresjon.

Sepsis utgjør en betydelig helsebelastning over hele verden, med dødsfall som tilskrives i Storbritannia anslått til omtrent 44 000 per år. Rask behandling ledet av internasjonalt vedtatte retningslinjer for behandling forbedrer resultatene ved sepsis. Imidlertid er tidlig diagnose av sepsis fortsatt vanskelig, med gjeldende diagnostiske kriterier som er avhengig av tilstedeværelsen av organdysfunksjon og forstyrrelse av makrohemodynamiske variabler. Ved diagnosepunktet er dødeligheten over 10 %. For tiden er det ingen spesifikke kriterier for diagnostisering av sepsis basert på de underliggende patofysiologiske abnormitetene, spesielt på vurdering av mikrosirkulasjonen.

Mikrosirkulasjonen i sepsis

Mikrosirkulasjonen består av et tett nettverk av arterioler, kapillærer og venuler, hvis diameter er mindre enn 150 um. Dens funksjoner er å tilføre næringsstoffer og oksygen for aerob metabolisme og å redusere cellulære avfallsprodukter.

Sepsis påvirker alle elementer i mikrosirkulasjonen, med mikrosirkulatorisk dysfunksjon som spiller en viktig rolle i patofysiologien til alvorlig sepsis og septisk sjokk. Sepsis er assosiert med redusert kapillærtetthet og økt perfusjonsheterogenitet som fører til redusert oksygentilførsel, vevshypoksi og deretter organdysfunksjon. Endringer i mikrosirkulasjonsfunksjonen kan gå foran de tradisjonelle diagnostiske egenskapene til sepsis, og gi tidligere informasjon om pasienter som vil fortsette å utvikle alvorlig sepsis og multiorgansvikt. Gjenkjennelse av sepsis på dette tidlige stadiet vil tillate rask behandling, rettet mot å gjenopprette homeostase av mikrosirkulasjonen, og dermed endre sykdomsprogresjonen.

En rekke studier har vist at forbedringer i mikrosirkulasjonsfunksjonen etter tidlig gjenopplivning er assosiert med redusert organdysfunksjon, og de pasientene hvis mikrosirkulasjon ikke forbedres etter gjenoppliving har dårligere resultater. Til tross for anerkjennelse av viktigheten av mikrosirkulasjonen ved sepsis, er nåværende målrettede endepunkter avhengige av overvåking og gjenoppretting av globale mål på kardiovaskulær/organfunksjon (f. hjertefrekvens, blodtrykk, urinproduksjon, laktat), blant annet fordi mikrosirkulasjonen er vanskelig å overvåke i klinisk praksis. Imidlertid garanterer ikke forbedring av makrohemodynamiske variabler gjenoppretting av mikrosirkulatorisk homeostase. Klinisk vurdering av mikrosirkulasjonsfunksjonen er for tiden utledet fra målingen av biprodukter generert på grunn av nedsatt oksygenering/metabolisme som laktat og karbondioksid.

Videomikroskopiske teknikker for vurdering av mikrosirkulasjonen

Videomikroskopiske teknikker gir in vivo-visualisering av mikrosirkulasjonen, som tillater direkte måling av kapillærtetthet, perfusjon og strømningsdynamikk. Inntil nylig har disse teknikkene som har inkludert Orthogonal Polarization Spectral (OPS) og Sidestream Dark Field (SDF) avbildning, vært klinisk utilgjengelige på grunn av deres klumpete natur, operatøravhengige utdata og tidkrevende offline analysekrav.

Et tredjegenerasjons håndholdt mikroskop har nylig blitt utviklet (CytoCam-IDF, Braedius Medical, NL), ved bruk av Incident Dark Field (IDF) belysning. Enheten har automatisert digital bildeanalyse i sanntid, kombinert med høyoppløselige linser og en datastyrt bildesensor for forbedret oppløsning. CytoCam har også en ny kvantitativ fokuseringsmekanisme med et integrert avstandsmålesystem, der når fokusdybden er etablert for en spesifikk pasient, kan serielle målinger utføres uten å måtte justere fokus manuelt, noe som forbedrer hastigheten og gjør målingene enklere. Denne nye enheten gir gode resultater sammenlignet med tidligere enheter, og gir forbedret kontrast og bildeskarphet som gjør at et økt antall mikrokar kan visualiseres.

Avgjørende er CytoCam utstyrt med skreddersydd programvare som lar bilder lagres og analyseres automatisk ved anskaffelsespunktet. Mikrosirkulasjonsovervåking er ikke en ny teknikk, men kombinasjonen av brukervennlig ergonomi, nøyaktig bildeinnsamling og automatisert analyse åpner for denne potensielt nyttige direkte målingen av mikrosirkulasjonsfunksjonen til klinisk praksis ved sengen.

Analyse av den sublinguale mikrosirkulasjonen En rundebordsdiskusjon i 2006 av eksperter på området forsøkte å klargjøre funksjonene som bør inkluderes i mikrosirkulasjonsanalysen, og konkluderte med at vurdering av mikrosirkulasjonen bør inkludere mål på vaskulær tetthet, vurdering av kapillær perfusjon og en heterogenitet indeks (i fartøy på

Disse målte variablene er:

Microvascular Flow Index (MFI) - Perfusjonskvalitet Bilde delt inn i kvadranter. Et nummer tildeles hver kvadrant i henhold til dominerende strømningstype (0 = ingen strømning, 1 = intermitterende, 2 = treg, 3 = kontinuerlig). MFI er et resultat av gjennomsnittet av de 4 verdiene.

Total Vessel Density (TVD) Vessel density - Den totale lengden av karene delt på det totale overflatearealet til det analyserte området.

Perfused Vessel Density (PVD) - Funksjonell kartetthet Total lengde av perfuserte kar (MFI-score 2/3) delt på det analyserte området.

Proporsjonal av perfuserte kar (PPV) - Perfusjonskvalitet 100 x antall perfuserte kar delt på totalt antall kar. Heterogenitetsindeks (HI) Mål for heterogeniteten til strømning mellom kar. Høyeste MFI - laveste MFI delt på gjennomsnittlig MFI på tvers av alle analyserte steder

Sammenlignet med friske frivillige viser pasienter med sepsis lavere verdier for PVD, PPV og MFI, sammen med økt heterogenitetsindeks, uavhengig av makrohemodynamisk tilstand. Total kapillærtetthet ser ut til å være upåvirket av sepsis. Disse funnene ble bekreftet av den internasjonale studien om mikrosirkulasjonssjokk hos akutt syke pasienter (microSOAP).

MicroSOAP-studien er til dags dato den største studien som undersøker betydningen av mikrosirkulatoriske endringer i en heterogen intensivavdeling (dvs. ikke bare de med sepsis). Ved å bruke den forrige generasjonen av lignende teknologi, fant etterforskerne at av de 501 pasientene som ble inkludert for analyse, hadde 86 (17%) en unormal MFI (definert på forhånd som

CytoCam Tools automatisert analyse

CytoCam Tools er den proprietære programvaren som følger med den nevnte mikrosirkulasjonsmonitoren. Den bruker en ny analyseteknikk kalt kapillærnettverksanalyse (CNA) hvor mikrosirkulasjonen analyseres automatisk og i en brukeruavhengig natur ved en totrinns prosess som inkluderer automatisk kardeteksjon (avhengig av diameteren til visualiserte kar), etterfulgt av en vurdering av hastigheten til røde blodlegemer i de identifiserte karene.

Følgende mikrosirkulasjonsvariabler bestemmes deretter automatisk.

• Total Vessel Density (TVD) - Total lengde av alle detekterte karene delt på det behandlede området.
• Hastighetsindeks (SI) - Relativt tall utledet fra intensitetsvariasjonen langs senterlinjen til et fartøy, som beskriver hastigheten oppdaget i fartøyet.
• Perfused Speed ​​Index (PSI) - SI i et kar der SI er høyere enn perfusjonsterskelen (PT).
• Average Perfused Speed ​​Indicator (APSI) - Summen av alle PSI-verdier delt på det totale antallet perfuserte kar.
• Andel perfuserte kar (PPV) - Total lengde av alle kar med en SI høyere enn PT, delt på den totale lengden av alle detekterte kar x 100,
• Perfused Vessel Density (PVD) - Total lengde av alle kar med en SI høyere enn PT delt på det behandlede området.
• Average Perfused Speed ​​Indicator Heterogeneity Index (APSI HI) - Bilde delt inn i kvadranter og APSI utledet for hver kvadrant. APSI høyest minus laveste APSI delt på gjennomsnittlig APSI for alle kvadranter.

Vurderingen av PPV og PVD er avhengig av automatisert analyse av røde blodlegemers hastighet i identifiserte kar. For å oppnå dette settes en forhåndsbestemt perfusjonsterskel (PT). PT beskriver strømningstilstanden i identifiserte kar og kan variere fra 0 til uendelig. Produksjonsvurdering har bestemt at en PT på over 1 stemmer overens med en "perfusert tilstand", og denne kan deles inn ytterligere som følger:

Perfusjonsterskel

Strømningstilstand 0 - 1 = Ingen strømning 1 - 5 = Svak 5 eller større = God flyt Normale områder for disse automatisk målte variablene i helse er foreløpig ukjente. Å forstå normalområdene vil tillate oss å bruke denne teknikken i fremtidige studier angående tidlig diagnose av septisk sykdom. Identifisering av pasienter på et tidlig stadium i den patofysiologiske prosessen med sepsis før utvikling av tradisjonelt diagnostiske makrosirkulatoriske abnormiteter kan tillate tidligere implementering av behandling.

Begrunnelse

CytoCam-systemet kan representere et skritt mot en mer brukervennlig, reproduserbar, klinisk anvendelig tilnærming til å måle og reagere på endringer i mikrovaskulær funksjon for å forbedre kliniske resultater. Normalområdene for disse målingene er imidlertid ikke kjent, uten hvilke ytterligere studier ikke kan finne sted. Denne studien vil identifisere normalområdene for de automatisk bestemte målingene utledet av CytoCam-systemet hos friske forsøkspersoner, og åpne nye muligheter for studier, som vi forventer vil være rettet mot tidlig identifisering av pasienter med mikrosirkulasjonsdysfunksjon (som er funnet ved sepsis) ; hvis mikrosirkulasjonsparametere faller utenfor disse nylig definerte områdene. Dette vil være det første trinnet i å gå mot rutinemessig mikrosirkulasjonsovervåking ved sengen på vår intensivavdeling.

Dette arbeidet bygger på prosjekter som for tiden pågår innenfor Diagnostic Development Unit (DDU) basert på Leicester Royal Infirmary. DDU er et interkollegialt prosjekt mellom University of Leicester mellom medisin, romvitenskap og atmosfærisk kjemi, som utforsker bruken av nye ikke-invasive monitorer innen akuttmedisin og kritisk omsorg.

Befolkning som skal studeres

OBJEKTIV

For å identifisere normalområdene for automatisk målte mikrosirkulasjonsvariabler som bestemt av CytoCam-systemet i forskjellige aldersgrupper for voksne.