Клиническая валидация «ручного» флуоресцентного цифрового устройства визуализации для применения в уходе за ранами

Введение и обоснование:

Уход за ранами представляет собой серьезную клиническую проблему и ложится огромным бременем на систему здравоохранения во всем мире. По мере заживления ран (хронических и острых) в месте раны на тканевом и клеточном уровне происходит ряд ключевых биологических изменений. Среди них воспаление, восстановление эпидермального барьера и ремоделирование соединительной ткани в дерме. Однако распространенным серьезным осложнением, возникающим в процессе заживления раны, которое может длиться от нескольких дней до месяцев, является бактериальная инфекция. Это может серьезно затруднить процесс заживления и привести к значительным осложнениям, особенно при хронических незаживающих ранах. В настоящее время стандартный уход за ранами включает мониторинг возможной инфекции путем прямого визуального осмотра при белом свете и взятия образцов для анализа в лаборатории, на получение результата уходит около двух дней. Однако качественная визуальная оценка дает только общее представление о месте раны (т. ремоделирование, воспаление и некроз).

Все хронические раны содержат бактерии. Но бактериальный баланс в ране (заражение микроорганизмами на поверхности или колонизация микроорганизмами в ткани, образующими микроколонии без повреждения) или бактериальный дисбаланс (критическая колонизация и инфекция) имеет первостепенное значение для заживления. Важно отметить, что существует континуум бактериального присутствия, прогрессирующий от бактериального баланса до бактериального повреждения в хронической ране. Диагноз инфекции, как правило, ставится клинически на основании признаков и симптомов внутри и вокруг местного раневого ложа, более глубоких структур и окружающей кожи. Наличие и тяжесть бактериальной инфекции обычно диагностируют на основании клинического проявления раны в белом свете (т. е. боли, гнойного экссудата, образования корочек, припухлости, эритемы, жара). Основная проблема заключается в том, что бактериальное загрязнение внутри и вокруг раны не может быть определено непосредственно путем визуализации самих бактерий в белом свете, а основывается на клинических признаках и симптомах, вызванных бактериальным загрязнением и/или инфекцией в ране (например, боль, гнойный экссудат, корки, отек, эритема, жар).

Ремоделирование и заживление соединительной ткани в ранах связано с одновременным синтезом и деградацией коллагеновых фибрилл. Эти бактерии включают обычные виды, обычно встречающиеся в местах ран (например, виды Staphylococcus и Pseudomonas). Бактериальные мазки берутся во время осмотра раны, и их преимущество состоит в том, что они обеспечивают идентификацию конкретных видов бактерий/микробов и количественную оценку бактериальной нагрузки. Однако часто с места раны берут несколько мазков случайным образом, и они не являются целевыми, и некоторые методы взятия мазков могут распространять микроорганизмы вокруг раны в процессе сбора, что влияет на время заживления пациента и заболеваемость. Это может быть проблемой, особенно при больших хронических (незаживающих) ранах, где эффективность обнаружения присутствия бактерий не оптимальна, несмотря на взятие нескольких мазков. Кроме того, получение результатов бактериологического посева из лаборатории часто занимает около 2-4 дней, что значительно задерживает диагностику и лечение. Таким образом, бактериальные мазки не обеспечивают определение инфекционного статуса ран в режиме реального времени. Кроме того, хотя мазок из раны кажется простым, он может привести к неадекватному лечению, заболеваемости пациентов и увеличению продолжительности пребывания в больнице, если не выполняется правильно. Метод на основе изображений, который позволяет в режиме реального времени отслеживать заживление ран, особенно раннее ремоделирование соединительной ткани кожи, а также наличие бактериального загрязнения и/или инфекции с течением времени, может иметь значительное клиническое значение.

Аутофлуоресцентная визуализация использовалась в гастроэнтерологии для визуализации как коллагена, так и бактериальной флуоресценции в клинических исследованиях. Мы хотим расширить использование технологии тканевой аутофлуоресцентной визуализации для лечения и лечения ран, чтобы обеспечить получение биологически значимой информации о месте раны на тканевом и биомолекулярном уровнях в режиме реального времени в процессе заживления. При использовании для оценки ран автофлуоресценция тканей может помочь в определении степени заживления ран и наличия бактериальной инфекции. В ходе предварительных доклинических испытаний мы обнаружили, что когда раны освещаются возбуждающим светом с определенной комбинацией длин волн, эндогенные компоненты ткани излучают характерный флуоресцентный сигнал, в то время как бактерии излучают уникальный флуоресцентный сигнал.

Недавно мы разработали инновационную платформу оптической молекулярной визуализации, основанную на технологиях флуоресценции высокого разрешения и белого света, в ручном, неинвазивном, с высоким разрешением, режиме реального времени (например, бесконтактный) формат. Это изобретение впервые предлагает обнаружение важной биологической и молекулярной информации о ране в режиме реального времени и может оказать существенное влияние на улучшение обычного ухода за раной и лечения. Основываясь на обширных доклинических испытаниях, предлагаемая технология способна собирать автофлуоресцентные изображения ран и обнаруживать наличие и относительные изменения в составе и биораспределении соединительной ткани, вовлеченные в заживление ран. Он также может обнаруживать самые ранние признаки заражения бактериями/микроорганизмами внутри раны (которые скрыты от стандартной визуальной оценки в белом свете), тем самым обеспечивая меру инфекционного статуса. Это может значительно повлиять на клинический уход за раной и лечение за счет i) уменьшения осложнений, связанных с пропущенным обнаружением бактериальной инфекции, ii) облегчения взятия мазка/биопсии под визуальным контролем и iii) мониторинга заживления раны с течением времени. Кроме того, компактная и портативная конструкция платформы устройства визуализации делает его идеальным для клинической обработки ран, а также для использования в местах оказания медицинской помощи при посещении врача на дому.

Цели и конкретные задачи исследования

Основная цель этого клинического исследования — оценить использование и эффективность нашей «портативной» платформы флуоресцентных цифровых устройств обработки изображений для неинвазивного клинического мониторинга хронических ран в режиме реального времени на предмет заживления и бактериального заражения/инфекционного статуса с течением времени. Это позволит нам определить, может ли устройство обнаруживать и отслеживать внутренние изменения, которые могут происходить в процессе заживления раны, включая, помимо прочего, ремоделирование коллагена и бактериальную инфекцию в месте раны.

В качестве дополнительной цели мы хотим получить ценные данные конечных пользователей о клинической полезности устройства в среде раневой клиники. Эта информация будет использоваться для оптимизации последующих версий устройства при разработке продукта.

Самое главное, мы надеемся убедительно подтвердить добавленную стоимость, которую это устройство визуализации привносит в традиционную практику ухода за ранами, и в какой степени оно изменит золотой стандарт.

Конкретные цели:

1. Чтобы определить, может ли устройство флуоресцентной визуализации обнаруживать изменения в соединительной ткани с течением времени, которые можно коррелировать с заживлением или повторным моделированием раны, по сравнению с изменениями размера раны с течением времени.
2. Чтобы определить эффективность устройства флуоресцентной визуализации в обнаружении присутствия (или загрязнения) бактерий в ране и вокруг нее (включая инфекцию) по сравнению со стандартными передовыми методами (например, визуализация в белом свете и клинические признаки и симптомы, при этом мазок и бактериология являются «золотым стандартом»).
3. Выявить взаимосвязь между аутофлуоресцентной визуализацией тканей и бактерий в ранах (включая края раны) и следующим: i) клиническими признаками инфекции, ii) микробной нагрузкой (т. е. числом микроорганизмов на грамм раневой ткани) и iii) разнообразие микробных видов в ране (т. е. количество различных видов, выделенных на рану) и подпись по Граму.