Multispektral avbildning för att bedöma sår hos patienter med perifera kärlsjukdomar

Perifer kärlsjukdom (PVD) är en vanlig sjukdom hos äldre, som resulterar i att blodflödet till de nedre extremiteterna försämras. Som en konsekvens av försämrad vävnadsperfusion kan PAD-patienter uppleva smärta, minskad träningskapacitet och vävnadsförlust, med vissa som i slutändan kräver amputation. Globalt sett är perifer artärsjukdom i nedre extremiteter den tredje vanligaste orsaken till aterosklerotisk kardiovaskulär sjuklighet, som drabbar över 200 miljoner individer över hela världen. Perifer kärlsjukdom blir allt vanligare i takt med att incidensen ökar med åldern och en globalt åldrande befolkning. År 2010 uppskattades antalet personer som lever med perifer artärsjukdom ökade med 23,5 % under det senaste decenniet. Den ekonomiska bördan av PVD är betydande. Bara i USA står PVD för över 20 miljarder dollar i årliga sjukvårdsrelaterade kostnader. Specifikt representerar icke-läkande sår en betydande del av dessa utgifter med mer än 3 miljarder dollar per år.

Efterfrågan på utveckling av en effektiv metod för att karakterisera livskraften hos PVD-sår har resulterat i uppkomsten av flera innovativa tekniker. Vanliga diagnostiska metoder är ankel-brachial index (ABI), pulsvolymregistrering, duplex ultraljud, venös pletysmografi, angiografi med röntgen, datortomografi och magnetisk resonanstomografi. Många av dessa tekniker saknar dock förmågan att triage och på ett adekvat sätt bestämma sårets livsduglighet. Ankel brachial index (ABI) är en av de vanligaste screeningteknikerna som används för att fastställa närvaron av PVD, men det saknar känslighet för att skapa känslig och specifik kategorisering av sår som livsdugliga eller icke-livskraftiga. ABI ger en indikation på en hemodynamiskt signifikant obstruktion, men mäter inte blodflödet direkt. Dopplerultraljud är en annan vanlig metod som kan mäta arteriellt blodflöde, men vissa grupper tyder på att femoralisartärens blodflöde kanske inte är en korrekt hemodynamisk indikation på muskelischemi. Magnetisk resonansspektroskopi är också en ny teknik som har validerats i sin tillämpning för att bedöma PVD. Nya magnetiska bildsekvenser som PIVOT (Perfusion, Intravascular Venous Oxygen Saturation) kombinerar Blood Oxygen Level Dependent (BOLD) MRI och arteriell spinnmärkning (ASL) för att göra en omfattande bedömning av vävnaden. Trots de styrkor som många MRT-tekniker lovar, kvarstår kliniska användningsbegränsningar på grund av de höga kostnaderna och tillgången på resurser.

Perifer vaskulär sjukdom-inducerade sår i nedre extremiteter har otillräcklig perfusion. För närvarande finns det tre huvudsakliga metoder för att förbättra vaskulär perfusion till området: medicinsk behandling, öppen kirurgi och endovaskulär kirurgi. Medicinsk hantering består av livsstilsförändringar och hantering av associerade riskfaktorer såsom rökning, diabetes mellitus, hyperlipidemi, högt blodtryck och hyperkoagulerbarhet. Medan framsteg har gjorts i den medicinska behandlingen av ischemi-inducerade sår i nedre extremiteter, är stor arteriell revaskularisering fortfarande den nuvarande standarden för vård. Öppen bypass-operation används ofta för att kringgå stenotiska artärer och förbättra perfusionen till nedre extremitetssår. Under de senaste två decennierna har endovaskulär intervention uppstått som en ytterligare terapi eftersom den är minimalt invasiv och kan ha lägre associerad sjuklighet och mortalitet. Förutom förbättrad perfusion av nedre extremitetssår genom medicinsk hantering av kirurgiskt ingrepp, krävs lokal sårvård för att påskynda läkningsprocessen och förhindra infektion.

Det finns dock fortfarande ett behov av effektiv triageteknik för att hjälpa kliniker att avgöra om kirurgisk behandling behövs. Detta skulle möjliggöra tidig bestämning av kirurgisk kontra konservativ behandling och slutenvård kontra öppenvård. Om operation krävs förbättras patientens funktionella resultat om den sker tidigare. Dessutom är slutenvård av kirurgiska patienter extremt kostsam. Poliklinisk behandling av patienter med perifera vaskulära sår som inte kräver operation skulle avsevärt minska kostnaderna förknippade med kirurgiskt ingrepp.

Nära-infraröd punktspektroskopi (NIRS) mäter icke-invasivt flöde, koncentration och syresättning av hemoglobin i arterioler, kapillärer och venoler flera centimeter djupa i vävnaden. NIRS är säkert och bekvämt för patienter och är väl lämpat för att mäta markörer för livsduglighet i sår med perifera kärlsjukdomar, inklusive vävnadsperfusion, syresättning och hemoglobin. Hittills har studier visat giltigheten av NIRS-teknologi hos patienter med perifer artärsjukdom. Multispectrum infrared device (MSID) representerar en viktig utveckling av befintliga NIRS-avbildningsenheter, som designades för den kliniska miljön. MSID har blivit en kommersiell enhet som produceras av KENT imaging (Calgary, Kanada) efter att flera djur- och kliniska prövningar har validerat dess användning. MSID är en ny generation av NIR-bildenheter med förbättrad portabilitet och funktionalitet. MSID kan övervaka många variabler, såsom cytokromoxidas som en markör för vävnadssyreanvändning, syremättnad, perfusion och methemoglobin som en markör för fria radikaler. Fördelen med MSID är dess förmåga att ta hänsyn till hudfärg. Melanin absorberar ljus och dämpar mängden NIR-ljus som tas emot av kameran. Kent-bildapparaten har unika matematiska algoritmer för att ta hänsyn till melanininnehållet i huden. I många tidigare studier gjorda med NIRS-teknologi i PVD-sår ansågs inte melanininnehållet vara en faktor eftersom patienternas demografi till övervägande del var kaukasiska. Men i många mångkulturella städer där det finns en stor variation i patientens melanininnehåll är melaninkorrigeringar i NIRS-avbildning mycket viktiga.

Genom att använda denna nya och kliniskt tillämpbara NIRS-teknik designad för PVD, försöker denna studie identifiera livskraftiga från icke-viabla sår och att bestämma sårets svårighetsgrad vid bedömning av vaskulär interventionsindikation. Denna teknik är väl lämpad för användning i en sårpatientpopulation eftersom mättiderna är korta och förflyttning av försökspersoner inte är ett problem. Som sådan avser detta projekt att tillämpa ny teknologi som har kapacitet att snabbt bedöma sår som en komplikation av PVD.