Walidacja kliniczna „ręcznego” cyfrowego urządzenia do obrazowania fluorescencyjnego do zastosowań w leczeniu ran

Wprowadzenie i uzasadnienie:

Pielęgnacja ran jest poważnym wyzwaniem klinicznym i stanowi ogromne obciążenie dla opieki zdrowotnej na całym świecie. W miarę gojenia się ran (przewlekłych i ostrych) w miejscu rany zachodzi szereg kluczowych zmian biologicznych na poziomie tkankowym i komórkowym. Wśród nich są stany zapalne, odnowa bariery naskórkowej i przebudowa tkanki łącznej w skórze właściwej. Jednak powszechnym poważnym powikłaniem występującym podczas procesu gojenia się rany, który może trwać od kilku dni do miesięcy, jest infekcja bakteryjna. Może to skutkować poważnym utrudnieniem procesu gojenia i prowadzić do poważnych powikłań, zwłaszcza w przypadku przewlekłych niegojących się ran. Obecnie standardowa pielęgnacja rany obejmuje monitorowanie pod kątem możliwej infekcji poprzez bezpośrednie oględziny w świetle białym oraz pobieranie próbek do analizy w laboratorium, co zajmuje około dwóch dni, aby uzyskać wynik. Jednak jakościowa ocena wizualna zapewnia jedynie ogólny obraz miejsca rany (tj. obecność materiału ropnego i strupów), ale nie dostarcza niezwykle ważnych informacji o podstawowych zmianach zachodzących na poziomie tkankowym i komórkowym (tj. infekcja, macierz). przebudowy, zapalenia i martwicy).

Wszystkie rany przewlekłe zawierają bakterie. Ale to, czy rana jest w równowadze bakteryjnej (zanieczyszczenie organizmami na powierzchni lub kolonizacja przez organizmy w tkance ułożone w mikrokolonie bez powodowania uszkodzeń) lub brak równowagi bakteryjnej (krytyczna kolonizacja i infekcja) ma pierwszorzędne znaczenie dla gojenia. Należy zauważyć, że istnieje kontinuum obecności bakterii, które przechodzi od równowagi bakteryjnej do uszkodzenia bakteryjnego w ranie przewlekłej. Rozpoznanie infekcji jest zwykle stawiane klinicznie na podstawie objawów przedmiotowych i podmiotowych w miejscowym łożysku rany i wokół niego, głębszych strukturach i otaczającej skórze. Obecność i ciężkość zakażenia bakteryjnego jest zwykle diagnozowana na podstawie obrazu klinicznego rany w świetle białym (tj. ból, wysięk ropny, strup, obrzęk, rumień, ciepło). Głównym problemem jest to, że zanieczyszczenia bakteryjnego w ranie i wokół niej nie można określić bezpośrednio poprzez wizualizację samych bakterii w świetle białym, ale opiera się ona na objawach klinicznych spowodowanych zanieczyszczeniem bakteryjnym i/lub infekcją w obrębie rany (tj. ropny wysięk, strupy, obrzęk, rumień, ciepło).

Przebudowa i gojenie tkanki łącznej w ranach polega na jednoczesnej syntezie i degradacji włókienek kolagenowych. Bakterie te obejmują pospolite gatunki zwykle występujące w miejscach rany (tj. gatunki Staphylococcus i Pseudomonas). Wymazy bakteryjne są pobierane w czasie badania rany i mają tę zaletę, że umożliwiają identyfikację określonych gatunków bakterii/drobnoustrojów oraz ilościową ocenę obciążenia bakteryjnego. Jednak często wiele wymazów jest pobieranych losowo z miejsca rany i nie są one ukierunkowane, a niektóre techniki wymazów mogą powodować rozprzestrzenianie się mikroorganizmów wokół rany podczas procesu pobierania, wpływając w ten sposób na czas gojenia się pacjenta i chorobowość. Może to stanowić problem, zwłaszcza w przypadku dużych przewlekłych (niegojących się) ran, w których skuteczność wykrywania obecności bakterii jest nieoptymalna, pomimo pobrania wielu wymazów. Ponadto wyniki posiewów bakteriologicznych często wracają z laboratorium po około 2-4 dniach, co znacznie opóźnia diagnozę i leczenie. W związku z tym wymazy bakteryjne nie zapewniają wykrywania stanu zakaźnego ran w czasie rzeczywistym. Ponadto, chociaż pobieranie wymazu z rany wydaje się proste, może prowadzić do niewłaściwego leczenia, zachorowalności pacjentów i częstszych pobytów w szpitalu, jeśli nie zostanie wykonane prawidłowo. Metoda oparta na obrazie, która umożliwia monitorowanie w czasie rzeczywistym gojenia się ran, w szczególności wczesnej przebudowy tkanki łącznej skóry właściwej, a także obecności kontaminacji bakteryjnej i/lub infekcji w czasie, może mieć znaczący wpływ kliniczny.

Obrazowanie autofluorescencyjne było stosowane w gastroenterologii do obrazowania fluorescencji zarówno kolagenu, jak i bakterii w badaniach klinicznych. Pragniemy rozszerzyć wykorzystanie technologii obrazowania autofluorescencyjnego tkanek na leczenie i leczenie ran w celu uzyskania biologicznie istotnych informacji o miejscu rany na poziomie tkankowym i biomolekularnym w czasie rzeczywistym podczas procesu gojenia. W przypadku oceny ran autofluorescencja tkanek może pomóc w określeniu stopnia gojenia rany i obecności infekcji bakteryjnej. We wstępnych badaniach przedklinicznych odkryliśmy, że kiedy rany są oświetlane określoną kombinacją długości fal światła wzbudzającego, endogenne składniki tkanki emitują charakterystyczny sygnał fluorescencyjny, podczas gdy bakterie emitują unikalny sygnał fluorescencyjny.

Niedawno opracowaliśmy innowacyjną platformę do optycznego obrazowania molekularnego opartą na technologiach fluorescencji o wysokiej rozdzielczości i świetle białym w ręcznym, nieinwazyjnym (np. format bezdotykowy). Wynalazek ten po raz pierwszy umożliwia wykrywanie w czasie rzeczywistym ważnych informacji biologicznych i molekularnych dotyczących rany i może mieć znaczący wpływ na poprawę konwencjonalnego leczenia i leczenia ran. Na podstawie szeroko zakrojonych badań przedklinicznych proponowana technologia umożliwia gromadzenie obrazów autofluorescencyjnych ran oraz wykrywanie obecności i względnych zmian w zawartości tkanki łącznej i biodystrybucji zaangażowanych w gojenie się ran. Może również wykryć najwcześniejsze oznaki skażenia bakteryjnego/mikroorganizmami w ranie (które są niewidoczne dla standardowej oceny wizualnej w świetle białym), zapewniając w ten sposób miarę stanu infekcji. Może to znacząco wpłynąć na kliniczne leczenie ran i leczenie poprzez i) zmniejszenie powikłań związanych z niewykryciem zakażenia bakteryjnego, ii) ułatwienie pobierania wymazu/biopsji pod kontrolą obrazu oraz iii) monitorowanie gojenia się rany w czasie. Co więcej, kompaktowa i przenośna konstrukcja platformy urządzenia do obrazowania sprawia, że ​​idealnie nadaje się do środowiska klinicznego opatrywania ran, a także do użytku w miejscu opieki podczas wizyt domowych.

Cele studiów i cele szczegółowe

Głównym celem tego badania klinicznego jest ocena wykorzystania i skuteczności naszej „ręcznej” platformy cyfrowych urządzeń do obrazowania fluorescencyjnego do nieinwazyjnego monitorowania klinicznego ran przewlekłych w czasie rzeczywistym pod kątem gojenia i zanieczyszczenia bakteryjnego/statusu zakaźnego. Umożliwi nam to określenie, czy urządzenie może wykrywać i wzdłużnie śledzić wewnętrzne zmiany, które mogą wystąpić podczas procesu gojenia się rany, w tym między innymi przebudowę kolagenu i infekcję bakteryjną w miejscu rany.

Jako cel drugorzędny chcemy uzyskać cenne dane użytkownika końcowego na temat użyteczności klinicznej urządzenia w środowisku kliniki leczenia ran. Informacje te posłużą do optymalizacji kolejnych wersji urządzenia podczas rozwoju produktu.

Co najważniejsze, mamy nadzieję ostatecznie zweryfikować wartość dodaną, jaką to urządzenie obrazujące wnosi do tradycyjnej praktyki leczenia ran i do jakiego stopnia zmieni złoty standard.

Cele szczegółowe:

1. Aby określić, czy urządzenie do obrazowania fluorescencyjnego może wykrywać zmiany w tkance łącznej w czasie, które można skorelować z gojeniem się rany lub przebudową, w porównaniu ze zmianami wielkości rany w czasie.
2. Aby określić skuteczność urządzenia do obrazowania fluorescencyjnego w wykrywaniu obecności (lub kontaminacji) bakterii w ranie i wokół niej (w tym zakażenia), w porównaniu ze standardowymi metodami najlepszych praktyk (np. wizualizacja w świetle białym oraz oznaki i objawy kliniczne, z wymazem i bakteriologią jako „złotym standardem”).
3. Identyfikacja zależności między obrazowaniem autofluorescencji tkanek i bakterii w ranie (w tym na brzegu rany) a: i) klinicznymi objawami infekcji, ii) obciążeniem mikrobiologicznym (tj. liczbą organizmów na gram tkanki rany) oraz iii) różnorodność gatunków drobnoustrojów w ranie (tj. liczba różnych gatunków wyizolowanych na ranę) oraz oznaczenie Grama.