建立由 CytoCam-IDF 成像确定的微循环功能的正常范围

背景

脓毒症是一种高度异质性的疾病状态，由宿主对全身感染的反应失调引起，其促炎和抗炎过程失控，导致侧支组织损伤和免疫抑制。

脓毒症给全世界带来了沉重的健康负担，据估计，英国每年的死亡人数约为 44,000 人。 根据国际商定的管理指南进行及时治疗可改善败血症的结果。 然而，脓毒症的早期诊断仍然很困难，目前的诊断标准依赖于器官功能障碍和宏观血液动力学变量紊乱的存在。 在诊断时，死亡率超过 10%。 目前还没有基于潜在病理生理学异常诊断败血症的具体标准，特别是对微循环的评估。

脓毒症的微循环

微循环由直径小于 150 微米的小动脉、毛细血管和小静脉组成的密集网络组成。 它的功能是为有氧代谢提供营养和氧气，并减少细胞废物。

脓毒症影响微循环的所有要素，微循环功能障碍在严重脓毒症和脓毒性休克的病理生理学中起重要作用。 脓毒症与毛细血管密度降低和灌注异质性增加相关，导致氧气输送减少、组织缺氧和随后的器官功能障碍。 微循环功能的变化可能先于脓毒症的传统诊断特征，提供有关将继续发展为严重脓毒症和多器官衰竭的患者的早期信息。 在这个早期阶段识别败血症将允许及时治疗，旨在恢复微循环的稳态，从而改变疾病进展。

许多研究表明，早期复苏后微循环功能的改善与器官功能障碍的减少有关，而复苏后微循环未能改善的患者预后较差。 尽管认识到微循环在脓毒症中的重要性，但目前的目标导向终点依赖于监测和恢复心血管/器官功能的整体测量（例如 心率、血压、尿量、乳酸），部分原因是微循环在临床实践中难以监测。 然而，宏观血液动力学变量的改善并不能保证微循环稳态的恢复。 目前，微循环功能的临床评估是通过测量因氧合作用/代谢受损而产生的副产物（例如乳酸和二氧化碳）来推断的。

用于评估微循环的视频显微技术

视频显微技术提供微循环的体内可视化，允许直接测量毛细血管密度、灌注和流动动力学。 直到最近，这些包括正交偏振光谱 (OPS) 成像和旁流暗场 (SDF) 成像在内的技术由于体积庞大、依赖于操作员的输出和耗时的离线分析要求而在临床上无法使用。

最近开发了第三代手持显微镜（CytoCam-IDF，Braedius Medical，NL），利用入射暗场（IDF）照明。 该设备结合了实时自动数字图像分析，结合高分辨率镜头和计算机控制的图像传感器以提高分辨率。 CytoCam 还具有一种带有集成距离测量系统的新型定量聚焦机制，一旦为特定患者建立了聚焦深度，就可以进行连续测量，而无需手动重新调整焦点，从而提高了测量速度和简便性。 与以前的设备相比，这种新设备性能良好，提供了改进的对比度和图像清晰度，允许更多数量的微血管被可视化。

至关重要的是，CytoCam 配备了定制软件，可以在采集点自动存储和分析图像。 微循环监测并不是一项新技术，但用户友好的人体工程学、准确的图像采集和自动分析的结合为床旁临床实践开辟了这种潜在有用的微循环功能直接测量。

舌下微循环分析 该领域专家在 2006 年举行的圆桌讨论会上试图阐明微循环分析应包含的特征，得出的结论是微循环评估应包括血管密度测量、毛细血管灌注评估和异质性评估指数（在容器中

这些测量变量是：

微血管血流指数 (MFI) - 灌注质量图像分为象限。 根据主要流量类型为每个象限分配一个数字（0 = 无流量，1 = 间歇性，2 = 缓慢，3 = 连续）。 MFI 来自 4 个值的平均值。

总血管密度 (TVD) 血管密度 - 血管总长度除以分析区域的总表面积。

灌注血管密度 (PVD) - 功能性血管密度灌注血管的总长度（MFI 得分 2/3）除以分析面积。

灌注血管比例 (PPV) - 灌注质量 100 x 灌注血管数除以血管总数 异质性指数 (HI) 测量血管间流动的异质性。 最高 MFI - 最低 MFI 除以所有分析地点的平均 MFI

与健康志愿者相比，脓毒症患者的 PVD、PPV 和 MFI 值较低，异质性指数增加，与宏观血液动力学状况无关。 总毛细血管密度似乎不受脓毒症的影响。 这些发现得到了国际急性病患者微循环休克研究 (microSOAP) 研究的证实。

microSOAP 研究是迄今为止最大的研究微循环改变在异质 ICU 人群（即 不仅仅是那些患有败血症的人）。 使用上一代类似技术，研究人员发现在纳入分析的 501 名患者中，86 名 (17%) 的 MFI 异常（先验定义为

CytoCam 工具自动分析

CytoCam 工具是与上述微循环监测器一起提供的专有软件。 它利用一种称为毛细管网络分析 (CNA) 的新分析技术，通过两阶段过程自动分析微循环，并且与用户无关，其中包括自动血管检测（取决于可视化血管的直径），然后是评估已识别血管中红细胞的速度。

然后自动确定以下微循环变量。

• 总血管密度 (TVD) - 所有检测到的血管的总长度除以处理面积。
• 速度指数 (SI) - 从沿容器中心线的强度变化得出的相对数字，描述了在容器中检测到的速度。
• 灌注速度指数 (PSI) - SI 高于灌注阈值 (PT) 的血管中的 SI。
• 平均灌注速度指标 (APSI) - 所有 PSI 值的总和除以灌注血管总数。
• 灌注血管比例 (PPV) - SI 高于 PT 的所有血管的总长度除以所有检测到的血管的总长度 x 100，
• 灌注血管密度 (PVD) - SI 高于 PT 的所有血管的总长度除以处理面积。
• 平均灌注速度指示器异质性指数 (APSI HI) - 图像分为象限和每个象限的 APSI。 APSI 最高减去最低 APSI 除以所有象限的平均 APSI。

PPV 和 PVD ​​的评估依赖于对已识别血管中红细胞速度的自动分析。 为了实现这一点，设置了一个预定的灌注阈值 (PT)。 PT 描述已识别血管内的流动状态，范围从 0 到无穷大。 制造评估已确定超过 1 的 PT 与“灌注条件”一致，并且可以进一步细分如下：

灌注阈值

流量状态 0 - 1 = 无流量 1 - 5 = 缓慢 5 或更高 = 流量良好 这些自动测量的健康变量的正常范围目前未知。 了解正常范围将使我们能够在未来有关败血症早期诊断的研究中利用该技术。 在出现传统诊断性大循环异常之前，在脓毒症病理生理过程的早期阶段识别患者可能有助于更早地实施治疗。

基本原理

CytoCam 系统可能代表了朝着更用户友好、可重复、临床适用的方法迈出的一步，以测量和作用于微血管功能的变化以改善临床结果。 然而，这些测量值的正常范围尚不清楚，否则无法进行进一步的研究。 这项研究将确定 CytoCam 系统在健康受试者中自动确定的测量值的正常范围，并为研究开辟新的机会，我们预计这将旨在早期识别微循环功能障碍患者（如败血症中发现的那样） ;其微循环参数超出了这些新定义的范围。 这将是在我们的重症监护室进行常规床边微循环监测的第一步。

这项工作建立在莱斯特皇家医院诊断开发部门 (DDU) 目前正在进行的项目的基础上。 DDU 是莱斯特大学医学、空间科学和大气化学之间的校际项目，探索新型无创监测仪在急诊医学和重症监护中的应用。

研究人群

客观的

确定不同成人年龄组中由 CytoCam 系统确定的自动测量的微循环变量的正常范围。