Validação clínica de um dispositivo de imagem digital de fluorescência 'portátil' para aplicações de tratamento de feridas

Introdução e Justificativa:

O tratamento de feridas é um grande desafio clínico e representa um enorme fardo para os cuidados de saúde em todo o mundo. À medida que as feridas (crônicas e agudas) cicatrizam, várias mudanças biológicas importantes ocorrem no local da ferida no tecido e no nível celular. Entre eles estão a inflamação, a reforma da barreira epidérmica e a remodelação do tecido conjuntivo na derme. No entanto, uma complicação importante comum que surge durante o processo de cicatrização de feridas, que pode variar de dias a meses, é a infecção bacteriana. Isso pode resultar em um sério impedimento ao processo de cicatrização e levar a complicações significativas, especialmente em feridas crônicas que não cicatrizam. Atualmente, o tratamento padrão de feridas inclui o monitoramento de possível infecção por inspeção visual direta sob luz branca e coleta de amostras para análise em laboratório, que leva aproximadamente dois dias para fornecer um resultado. No entanto, a avaliação visual qualitativa fornece apenas uma visão geral do local da ferida (ou seja, presença de material purulento e crostas), mas não fornece informações criticamente importantes sobre as alterações subjacentes que estão ocorrendo no tecido e nível celular (ou seja, infecção, matriz remodelação, inflamação e necrose).

Todas as feridas crônicas contêm bactérias. Mas se a ferida está em equilíbrio bacteriano (contaminação com organismos na superfície ou colonização com organismos no tecido dispostos em microcolônias sem causar danos) ou desequilíbrio bacteriano (colonização crítica e infecção) é de primordial importância para a cicatrização. É importante observar que existe um continuum de presença bacteriana que progride do equilíbrio bacteriano para o dano bacteriano em uma ferida crônica. O diagnóstico de infecção geralmente é feito clinicamente com base em sinais e sintomas dentro e ao redor do leito local da ferida, nas estruturas mais profundas e na pele ao redor. A presença e a gravidade da infecção bacteriana são tipicamente diagnosticadas com base na aparência clínica da ferida sob luz branca (ou seja, dor, exsudato purulento, formação de crostas, edema, eritema, calor). Um grande problema é que a contaminação bacteriana dentro e ao redor de uma ferida não pode ser determinada diretamente pela visualização das próprias bactérias sob luz branca, mas é baseada em sinais e sintomas clínicos causados ​​por contaminação bacteriana e/ou infecção dentro da ferida (ou seja, dor, exsudato purulento, crostas, inchaço, eritema, calor).

A remodelação e cicatrização de tecidos conjuntivos em feridas envolve síntese e degradação simultâneas de fibrilas de colágeno. Essas bactérias incluem espécies comuns normalmente encontradas em locais de feridas (ou seja, espécies de Staphylococcus e Pseudomonas). As zaragatoas bacterianas são recolhidas no momento do exame da ferida e têm a vantagem de fornecer a identificação de espécies bacterianas/microbianas específicas e a quantificação da carga bacteriana. No entanto, muitas vezes, vários swabs são coletados aleatoriamente do local da ferida e não são direcionados, e algumas técnicas de swab podem espalhar os microrganismos com a ferida durante o processo de coleta, afetando assim o tempo de cicatrização e a morbidade do paciente. Isso pode ser um problema especialmente com grandes feridas crônicas (que não cicatrizam) em que o rendimento da detecção da presença bacteriana é abaixo do ideal, apesar da coleta de vários swabs. Além disso, os resultados das culturas bacteriológicas geralmente demoram cerca de 2 a 4 dias para sair do laboratório, atrasando significativamente o diagnóstico e o tratamento. Assim, os swabs bacterianos não fornecem detecção em tempo real do estado infeccioso das feridas. Além disso, embora o esfregaço de feridas pareça ser simples, pode levar a tratamento inadequado, morbidade do paciente e aumento do tempo de internação se não for realizado corretamente. Um método baseado em imagem que permite o monitoramento em tempo real da cicatrização de feridas, particularmente a remodelação precoce do tecido conjuntivo dérmico, e a presença de contaminação bacteriana e/ou infecção ao longo do tempo pode ter um impacto clínico significativo.

A imagem de autofluorescência tem sido usada em gastroenterologia para imagens de colágeno e fluorescência bacteriana em estudos clínicos. Desejamos expandir o uso da tecnologia de imagem de autofluorescência de tecido para tratamento e gerenciamento de feridas, a fim de obter informações biologicamente relevantes do local da ferida nos níveis tecidual e biomolecular em tempo real durante o processo de cicatrização. Quando usado para avaliar feridas, a autofluorescência do tecido pode ajudar a determinar o grau de cicatrização da ferida e a presença de infecção bacteriana. Em testes pré-clínicos preliminares, descobrimos que quando as feridas são iluminadas com uma combinação específica de comprimento de onda de luz de excitação, os componentes endógenos do tecido emitem um sinal fluorescente característico, enquanto as bactérias emitem um sinal de fluorescência exclusivo.

Recentemente, desenvolvemos uma plataforma inovadora de imagem molecular óptica baseada em fluorescência de alta resolução e tecnologias de luz branca em um computador portátil, em tempo real, de alta resolução, não invasivo (por exemplo, formato sem contato). Esta invenção oferece a detecção em tempo real de informações biológicas e moleculares importantes de uma ferida pela primeira vez e pode ter um impacto significativo na melhoria do tratamento e gerenciamento de feridas convencionais. Com base em extensos testes pré-clínicos, a tecnologia proposta tem a capacidade de coletar imagens de autofluorescência de feridas e detectar a presença e alterações relativas no conteúdo do tecido conjuntivo e na biodistribuição envolvida na cicatrização de feridas. Ele também pode detectar a indicação mais precoce de contaminação bacteriana/microorganismo dentro da ferida (que estão ocultos para a avaliação baseada em luz branca padrão visual), fornecendo assim uma medida do status da infecção. Isso pode impactar significativamente o cuidado e o gerenciamento de feridas clínicas ao i) reduzir as complicações associadas à falha na detecção de infecção por bactérias, ii) facilitar a coleta/biópsia guiada por imagem e iii) monitorar a cicatrização de feridas ao longo do tempo. Além disso, o design compacto e portátil da plataforma do dispositivo de imagem o torna ideal para o ambiente clínico de tratamento de feridas, bem como para uso no ponto de atendimento para consultas domiciliares de saúde.

Objetivos do Estudo e Objetivos Específicos

O objetivo principal deste estudo clínico é avaliar o uso e a eficácia de nossa plataforma de dispositivo de imagem digital de fluorescência 'portátil' para monitoramento clínico não invasivo em tempo real de feridas crônicas para cicatrização e contaminação bacteriana/estado infeccioso ao longo do tempo. Isso nos permitirá determinar se o dispositivo pode detectar e rastrear longitudinalmente alterações intrínsecas que podem ocorrer durante o processo de cicatrização da ferida, incluindo, entre outros, remodelação do colágeno e infecção bacteriana do local da ferida.

Como objetivo secundário, desejamos obter dados valiosos do usuário final sobre a utilidade clínica do dispositivo no ambiente clínico de feridas. Essas informações serão usadas para otimizar as versões subsequentes do dispositivo durante o desenvolvimento do produto.

Mais importante ainda, esperamos verificar conclusivamente o valor agregado que este dispositivo de imagem traz para a prática tradicional de tratamento de feridas e até que ponto ele mudará o padrão-ouro.

Objetivos Específicos:

1. Para determinar se o dispositivo de imagem de fluorescência pode detectar alterações no tecido conjuntivo ao longo do tempo que podem ser correlacionadas com a cicatrização ou remodelação da ferida, em comparação com as alterações no tamanho da ferida ao longo do tempo.
2. Para determinar a eficácia do dispositivo de imagem de fluorescência na detecção da presença (ou contaminação) de bactérias dentro e ao redor de uma ferida (incluindo infecção), em comparação com os métodos padrão de melhores práticas (por exemplo, visualização de luz branca e sinais e sintomas clínicos, com esfregaço e bacteriologia como 'padrão ouro').
3. Identificar as relações entre imagens de autofluorescência de tecidos e bactérias em feridas (incluindo a margem da ferida) e o seguinte: i) sinais clínicos de infecção, ii) carga microbiana (ou seja, número de organismos por grama de tecido da ferida) e iii) diversidade de espécies microbianas na ferida (isto é, número de espécies diferentes isoladas por ferida) e assinatura de Gram.