Установление нормальных диапазонов микроциркуляторной функции по результатам визуализации CytoCam-IDF

Задний план

Сепсис представляет собой крайне гетерогенное болезненное состояние, вызванное нерегулируемым ответом хозяина на системную инфекцию, с неконтролируемыми про- и противовоспалительными процессами, ведущими к повреждению коллатеральных тканей и подавлению иммунитета.

Сепсис представляет собой серьезное бремя для здоровья во всем мире: в Великобритании от него умирают примерно 44 000 человек в год. Своевременное лечение в соответствии с согласованными на международном уровне рекомендациями по ведению больных улучшает исходы сепсиса. Однако ранняя диагностика сепсиса остается сложной задачей, поскольку современные диагностические критерии основаны на наличии органной дисфункции и нарушении макрогемодинамических показателей. На момент постановки диагноза смертность превышает 10%. В настоящее время не существует специфических критериев диагностики сепсиса, основанных на лежащих в его основе патофизиологических нарушениях, особенно на оценке микроциркуляции.

Микроциркуляция при сепсисе

Микроциркуляторное русло состоит из густой сети артериол, капилляров и венул, диаметр которых не превышает 150 мкм. Его функции заключаются в снабжении питательными веществами и кислородом для аэробного метаболизма и уменьшении количества клеточных отходов.

Сепсис поражает все звенья микроциркуляции, при этом микроциркуляторная дисфункция играет важную роль в патофизиологии тяжелого сепсиса и септического шока. Сепсис связан со снижением плотности капилляров и повышенной неоднородностью перфузии, что приводит к снижению доставки кислорода, тканевой гипоксии и, как следствие, органной дисфункции. Изменения в микроциркуляторной функции могут предшествовать традиционным диагностическим признакам сепсиса, обеспечивая более раннюю информацию о пациентах, у которых разовьется тяжелый сепсис и полиорганная недостаточность. Распознавание сепсиса на этой ранней стадии позволит быстро начать лечение, направленное на восстановление гомеостаза микроциркуляции, тем самым сдерживая прогрессирование заболевания.

В ряде исследований показано, что улучшение функции микроциркуляции после ранней реанимации связано с уменьшением органной дисфункции, и те пациенты, у которых микроциркуляция не улучшается после реанимации, имеют худшие результаты. Несмотря на признание важности микроциркуляции при сепсисе, текущие целевые конечные точки основаны на мониторинге и восстановлении общих показателей функции сердечно-сосудистой системы/органов (например, частота сердечных сокращений, артериальное давление, диурез, лактат), отчасти потому, что микроциркуляцию трудно контролировать в клинической практике. Однако улучшение макрогемодинамических показателей не гарантирует восстановления микроциркуляторного гомеостаза. Клиническая оценка функции микроциркуляции в настоящее время основывается на измерении побочных продуктов, образующихся из-за нарушения оксигенации/метаболизма, таких как лактат и углекислый газ.

Видеомикроскопические методы оценки микроциркуляции

Методы видеомикроскопии обеспечивают визуализацию микроциркуляции in vivo, позволяя непосредственно измерять плотность капилляров, перфузию и динамику кровотока. До недавнего времени эти методы, которые включали визуализацию в спектре с ортогональной поляризацией (OPS) и визуализацию в темном поле бокового потока (SDF), были клинически недоступны из-за их громоздкости, выходных данных, зависящих от оператора, и необходимости автономного анализа, требующего много времени.

Недавно был разработан ручной микроскоп третьего поколения (CytoCam-IDF, Braedius Medical, NL), использующий освещение падающего темного поля (IDF). Устройство включает в себя автоматический анализ цифровых изображений в режиме реального времени в сочетании с объективами с высоким разрешением и датчиком изображения, управляемым компьютером, для повышения разрешения. CytoCam также оснащен новым механизмом количественной фокусировки со встроенной системой измерения расстояния, благодаря которой после определения глубины фокусировки для конкретного пациента можно проводить серийные измерения без необходимости ручной настройки фокуса, что повышает скорость и простоту измерений. Это новое устройство хорошо работает по сравнению с предыдущими устройствами, обеспечивая улучшенный контраст и четкость изображения, позволяя визуализировать большее количество микрососудов.

Важно отметить, что CytoCam оснащена специальным программным обеспечением, позволяющим автоматически сохранять и анализировать изображения в момент их получения. Мониторинг микроциркуляторного русла не является новым методом, но сочетание удобной эргономики, точного получения изображений и автоматизированного анализа открывает доступ к этому потенциально полезному прямому измерению функции микроциркуляторного русла в клинической практике у постели больного.

Анализ подъязычной микроциркуляции Дискуссия за круглым столом в 2006 г., проведенная экспертами в данной области, была направлена ​​на уточнение характеристик, которые следует включать в микроциркуляторный анализ, и был сделан вывод о том, что оценка микроциркуляции должна включать измерения плотности сосудов, оценку капиллярной перфузии и гетерогенность индекс (в сосудах

Эти измеряемые переменные:

Индекс микрососудистого кровотока (MFI) — качество перфузии Изображение разделено на квадранты. Каждому квадранту присваивается номер в соответствии с преобладающим типом потока (0 = нет потока, 1 = прерывистый, 2 = вялый, 3 = непрерывный). MFI получается из среднего значения 4 значений.

Общая плотность сосудов (TVD) Плотность сосудов — общая длина сосудов, деленная на общую площадь поверхности анализируемой области.

Плотность перфузируемых сосудов (PVD) — функциональная плотность сосудов Общая длина перфузируемых сосудов (показатель MFI 2/3), деленная на анализируемую площадь.

Пропорциональное количество перфузируемых сосудов (PPV) — качество перфузии 100 x количество перфузируемых сосудов, деленное на общее количество сосудов. Индекс неоднородности (HI) Мера неоднородности потока между сосудами. Самый высокий MFI - самый низкий MFI, разделенный на средний MFI по всем проанализированным сайтам

По сравнению со здоровыми добровольцами у больных с сепсисом наблюдаются более низкие значения PVD, PPV и MFI, а также повышенный индекс гетерогенности независимо от макрогемодинамического состояния. Общая плотность капилляров, по-видимому, не зависит от сепсиса. Эти результаты были подтверждены Международным исследованием возникновения микроциркуляторного шока у пациентов с острыми заболеваниями (microSOAP).

Исследование microSOAP на сегодняшний день является крупнейшим исследованием значимости микроциркуляторных изменений в гетерогенной популяции пациентов в отделении интенсивной терапии (т. не только с сепсисом). Используя аналогичную технологию предыдущего поколения, исследователи обнаружили, что из 501 пациента, включенного в анализ, у 86 (17%) была аномальная MFI (определяемая априори как

Автоматический анализ CytoCam Tools

CytoCam Tools — это фирменное программное обеспечение, поставляемое с вышеупомянутым микроциркуляторным монитором. Он использует новый метод анализа, называемый анализом капиллярной сети (CNA), при котором микроциркуляция анализируется автоматически и независимо от пользователя с помощью двухэтапного процесса, который включает автоматическое обнаружение сосудов (в зависимости от диаметра визуализируемых сосудов), за которым следует анализ. оценка скорости движения эритроцитов в выявленных сосудах.

Затем автоматически определяются следующие параметры микроциркуляции.

• Общая плотность сосудов (TVD) — общая длина всех обнаруженных сосудов, деленная на обрабатываемую площадь.
• Индекс скорости (SI) — относительное число, полученное из изменения интенсивности вдоль осевой линии судна, которое описывает скорость, обнаруженную в судне.
• Индекс скорости перфузии (PSI) — SI в сосуде, где SI выше порога перфузии (PT).
• Индикатор средней скорости перфузии (APSI) — сумма всех значений PSI, деленная на общее количество перфузируемых сосудов.
• Доля перфузируемых сосудов (PPV) — общая длина всех сосудов с SI выше, чем PT, деленная на общую длину всех обнаруженных сосудов x 100,
• Плотность сосудов в перфузии (PVD) — общая длина всех сосудов с SI выше PT, деленная на обрабатываемую площадь.
• Индекс гетерогенности индикатора средней скорости перфузии (APSI HI) — изображение, разделенное на квадранты, и APSI, полученный для каждого квадранта. Самый высокий APSI минус самый низкий APSI, разделенный на средний APSI всех квадрантов.

Оценка PPV и PVD основана на автоматизированном анализе скорости эритроцитов в идентифицированных сосудах. Для этого устанавливается заданный порог перфузии (PT). PT описывает состояние потока в идентифицированных сосудах и может варьироваться от 0 до бесконечности. Оценка производства определила, что PT более 1 соответствует «состоянию перфузии», и его можно далее подразделить следующим образом:

Порог перфузии

Состояние потока 0 - 1 = Нет потока 1 - 5 = Вялый 5 или больше = Хороший поток Нормальные диапазоны для этих автоматически измеряемых переменных в состоянии здоровья в настоящее время неизвестны. Понимание нормальных диапазонов позволит нам использовать этот метод в будущих исследованиях, касающихся ранней диагностики септических заболеваний. Выявление больных на ранней стадии патофизиологического процесса сепсиса до развития традиционно диагностируемых макроциркуляторных нарушений может позволить более раннее начало лечения.

Обоснование

Система CytoCam может представлять собой шаг к более удобному для пользователя, воспроизводимому, клинически применимому подходу к измерению и воздействию на изменения в микрососудистой функции для улучшения клинических результатов. Однако нормальные диапазоны этих измерений неизвестны, без которых дальнейшие исследования невозможны. Это исследование определит нормальные диапазоны для автоматически определяемых измерений, полученных системой CytoCam у здоровых субъектов, и откроет новые возможности для исследований, которые, как мы ожидаем, будут направлены на раннее выявление пациентов с микроциркуляторной дисфункцией (как при сепсисе). ; чьи микроциркуляторные параметры выходят за эти вновь определенные диапазоны. Это будет первым шагом на пути к рутинному мониторингу микроциркуляции у постели больного в нашем отделении интенсивной терапии.

Эта работа основывается на проектах, которые в настоящее время выполняются в Отделе разработки диагностики (DDU) в Лестерской королевской больнице. DDU — это межуниверситетский проект Лестерского университета, объединяющий специалистов в области медицины, космонавтики и химии атмосферы, в рамках которого изучается возможность использования новых неинвазивных мониторов в неотложной медицинской помощи и интенсивной терапии.

Население для изучения

ЗАДАЧА

Определить нормальные диапазоны для автоматически измеряемых микроциркуляторных переменных, определенных системой CytoCam, в разных возрастных группах взрослых.