Obrazowanie wielospektralne do oceny ran u pacjentów z chorobą naczyń obwodowych

Choroba naczyń obwodowych (PVD) jest częstą chorobą osób starszych, powodującą upośledzenie przepływu krwi do kończyn dolnych. W wyniku upośledzonej perfuzji tkankowej pacjenci z PAD mogą odczuwać ból, zmniejszoną wydolność wysiłkową i utratę tkanki, a niektórzy ostatecznie wymagają amputacji. Na całym świecie choroba tętnic obwodowych kończyn dolnych jest trzecią najczęstszą przyczyną zachorowalności na choroby sercowo-naczyniowe związane z miażdżycą tętnic, dotykającą ponad 200 milionów osób na całym świecie. Choroba naczyń obwodowych staje się coraz bardziej powszechna wraz ze wzrostem częstości występowania wraz z wiekiem i globalnym starzeniem się populacji. W 2010 roku oszacowano, że liczba osób żyjących z chorobą tętnic obwodowych wzrosła w ostatniej dekadzie o 23,5%. Obciążenie ekonomiczne związane z PVD jest znaczne. W samych Stanach Zjednoczonych PVD odpowiada za ponad 20 miliardów dolarów rocznych kosztów związanych z opieką zdrowotną. W szczególności niegojące się rany stanowią znaczną część tych wydatków na ponad 3 miliardy dolarów rocznie.

Zapotrzebowanie na opracowanie skutecznej metody charakteryzowania żywotności ran PVD zaowocowało pojawieniem się kilku innowacyjnych technik. Powszechnie stosowane metody diagnostyczne to wskaźnik kostka-ramię (ABI), rejestracja objętości tętna, ultrasonografia dupleksowa, pletyzmografia żylna, angiografia rentgenowska, tomografia komputerowa i obrazowanie metodą rezonansu magnetycznego. Jednak wielu z tych technik nie ma możliwości segregacji i odpowiedniego określenia żywotności rany. Wskaźnik kostka-ramię (ABI) jest jedną z najczęstszych technik przesiewowych stosowanych do ustalenia obecności PVD, ale brakuje jej czułości w tworzeniu czułej i specyficznej kategoryzacji ran jako żywych lub nieżywotnych. ABI wskazuje na istotną hemodynamicznie niedrożność, ale nie mierzy bezpośrednio przepływu krwi. Ultrasonografia dopplerowska to kolejna powszechna metoda pomiaru przepływu krwi w tętnicach, jednak niektóre grupy sugerują, że przepływ krwi w tętnicy udowej może nie być dokładnym hemodynamicznym wskazaniem niedokrwienia mięśni. Spektroskopia rezonansu magnetycznego jest również nową techniką, która została potwierdzona w zastosowaniu do oceny PVD. Nowe sekwencje obrazowania magnetycznego, takie jak PIVOT (perfuzja, wewnątrznaczyniowe nasycenie żylne tlenem) łączą MRI zależne od poziomu tlenu we krwi (BOLD) i znakowanie wirowania tętniczego (ASL) w celu kompleksowej oceny tkanki. Pomimo mocnych stron, które obiecuje wiele technik MRI, nadal istnieją ograniczenia w zastosowaniu klinicznym ze względu na wysokie koszty i dostępność zasobów.

Rany kończyn dolnych wywołane chorobą naczyń obwodowych mają niewystarczającą perfuzję. Obecnie istnieją trzy główne podejścia do poprawy perfuzji naczyniowej w tym obszarze: postępowanie medyczne, chirurgia otwarta i chirurgia wewnątrznaczyniowa. Postępowanie medyczne polega na modyfikacji stylu życia i leczeniu powiązanych czynników ryzyka, takich jak palenie tytoniu, cukrzyca, hiperlipidemia, nadciśnienie i nadkrzepliwość. Chociaż poczyniono postępy w leczeniu ran spowodowanych niedokrwieniem kończyn dolnych, rewaskularyzacja dużych tętnic pozostaje obecnym standardem postępowania. Operacja otwartego pomostowania jest często stosowana w celu obejścia zwężonych tętnic i poprawy perfuzji ran kończyn dolnych. W ciągu ostatnich dwóch dekad interwencja wewnątrznaczyniowa stała się dodatkową terapią, ponieważ jest minimalnie inwazyjna i może wiązać się z mniejszą chorobowością i śmiertelnością. Oprócz poprawy perfuzji ran kończyn dolnych dzięki medycznemu zarządzaniu interwencją chirurgiczną, wymagana jest miejscowa pielęgnacja rany, aby przyspieszyć proces gojenia i zapobiec infekcji.

Jednak nadal istnieje zapotrzebowanie na skuteczne technologie segregacji, które pomogą klinicystom zdecydować, czy konieczne jest leczenie chirurgiczne. Pozwoliłoby to na wczesne określenie postępowania chirurgicznego lub zachowawczego oraz leczenia szpitalnego i ambulatoryjnego. Jeśli konieczna jest operacja, wyniki funkcjonalne pacjenta ulegają poprawie, jeśli ma ona miejsce wcześniej. Również leczenie szpitalne pacjentów chirurgicznych jest niezwykle kosztowne. Leczenie ambulatoryjne pacjentów z ranami naczyń obwodowych, które nie wymagają operacji, znacznie obniżyłoby koszty związane z interwencją chirurgiczną.

Spektroskopia punktowa w bliskiej podczerwieni (NIRS) nieinwazyjnie mierzy przepływ, stężenie i natlenienie hemoglobiny w tętniczkach, naczyniach włosowatych i żyłkach na głębokości kilku centymetrów w tkance. NIRS jest bezpieczny i wygodny dla pacjentów i dobrze nadaje się do pomiaru wskaźników żywotności w ranach z chorobą naczyń obwodowych, w tym perfuzji tkanek, utlenowania i hemoglobiny. Dotychczasowe badania wykazały zasadność technologii NIRS u pacjentów z chorobą tętnic obwodowych. Urządzenie na podczerwień o wielu widmach (MSID) stanowi ważną ewolucję istniejących urządzeń do obrazowania NIRS, które zostały zaprojektowane z myślą o środowisku klinicznym. MSID stał się urządzeniem komercyjnym produkowanym przez firmę KENT Imaging (Calgary, Kanada) po kilku badaniach na zwierzętach i badaniach klinicznych, które potwierdziły jego użycie. MSID to nowa generacja urządzeń do obrazowania NIR o zwiększonej przenośności i funkcjonalności. MSID jest w stanie monitorować wiele zmiennych, takich jak oksydaza cytochromowa jako marker zużycia tlenu w tkankach, wysycenie tlenem, perfuzja i methemoglobina jako marker uszkodzenia przez wolne rodniki. Zaletą MSID jest możliwość uwzględnienia koloru skóry. Melanina pochłania światło i osłabia ilość światła NIR odbieranego przez kamerę. Urządzenie do obrazowania Kent ma unikalne algorytmy matematyczne, które uwzględniają zawartość melaniny w skórze. W wielu wcześniejszych badaniach przeprowadzonych z użyciem technologii NIRS w ranach PVD zawartość melaniny nie była brana pod uwagę jako czynnik demograficzny pacjentów. Jednak w wielu wielokulturowych miastach, gdzie występuje duże zróżnicowanie zawartości melaniny u pacjentów, korekta melaniny w obrazowaniu NIRS jest bardzo ważna.

Korzystając z tej nowej i nadającej się do zastosowania klinicznego technologii NIRS przeznaczonej do PVD, niniejsze badanie ma na celu identyfikację ran żywych od nieżywotnych oraz określenie ciężkości rany w ocenie wskazań do interwencji naczyniowej. Ta technologia dobrze nadaje się do stosowania w populacji pacjentów z ranami, ponieważ czasy pomiarów są krótkie, a poruszanie się pacjentów nie stanowi problemu. W związku z tym projekt ten ma na celu zastosowanie nowatorskiej technologii umożliwiającej szybką ocenę ran jako powikłania PVD.