Ist meine Wunde infiziert?

Einführung

Die Wundheilung wird durch das Zusammenspiel von drei Schlüsselkomponenten erreicht : einer Reihe von Vorläuferzellen, die sich vermehren und zu Fibroblasten und Keratinozyten differenzieren können; Neoangiogenese zur Wiederherstellung des Blutflusses zur Verletzung und zur Versorgung der Wunde mit Nährstoffen und Zellen; und ein kompetentes Immunsystem, das in der Lage ist, eine kontrollierte Entzündungsreaktion auszulösen. Wenn diese Komponenten versagen, stoppt die Wundheilung und es entsteht eine chronische, nicht heilende Wunde. Chronische Wunden zeichnen sich dadurch aus, dass sie das Fortschreiten der Wundheilungsphasen, insbesondere in der Entzündungsphase, stoppen.

Infektionen sind ein häufiger Auslöser für die Entstehung chronischer Wunden und erschweren die Heilung von Wunden, die sich bereits in der Entzündungsphase befinden. Da es sich bei Haut und Wunden um nicht sterile Umgebungen handelt, ist es allgemein anerkannt, dass Wundinfektionen in einem Spektrum auftreten, das von Kontamination , Kolonisierung , lokaler Infektion und Ausbreitung der Infektion bis hin zu systemischen Infektionen reicht. Daher besteht eine häufige Herausforderung für Ärzte darin, zwischen kontaminierten und kolonisierten Wunden und Wunden mit subtilen lokalen Infektionen zu unterscheiden, um eine rechtzeitige Behandlung zu gewährleisten, bevor die Infektion zu einem größeren Problem wird. Da die klinische Untersuchung allein eine Genauigkeit von weniger als 60 % bei der Identifizierung infizierter Wunden gezeigt hat, besteht leider ein dringender Bedarf an diagnostischen Hilfsmitteln, die zu besseren Ergebnissen beitragen können.

Traditionell wird eine mikrobiologische Untersuchung der Wunde und der periläsionalen Bereiche durchgeführt, um das Vorliegen von Infektionen auszuschließen. Kulturen, molekulare Techniken und andere konventionelle Diagnoseergebnisse benötigen jedoch Zeit und sind manchmal unzugänglich und teuer. Die Infrarot-Thermografie (IRT) hat sich als vielversprechendes Instrument zur Diagnose von Entzündungen und Infektionen in Wunden und Hauterkrankungen erwiesen, da IRT-Wärmesignale einen hohen Grad an Korrelation mit entzündlichen Veränderungen in der Haut und der Verarbeitung tiefer Infektionen gezeigt haben.

Während thermische Veränderungen auf eine Entzündung als Indikator einer Infektion hinweisen, können diese Veränderungen jedoch nicht zur Diagnose des Vorliegens eines infektiösen Prozesses herangezogen werden. Eine weitere Point-of-Care-Technologie, die großes Potenzial für die Identifizierung subtiler infektiöser Prozesse gezeigt hat, ist die Verwendung von violettem Licht zur Auslösung bakterieller Fluoreszenz (BF) in Wunden. Wenn Wundkeimbelastungen von <10 4 -10 5 Bakterien in den Wunden vorhanden sind, kann BF verwendet werden, um deren Vorhandensein als rotes Signal für Porphyrin-produzierende Organismen oder als cyanfarbenes Signal für Bakterien, die Pyoverdin-Pigmente produzieren, mit einer Genauigkeit von etwa 50 % zu identifizieren 70 %. Es ist jedoch zu beachten, dass BF nur Bakterien identifizieren kann, die sich auf der Oberfläche von Wunden befinden, da diese Bildgebungstechnologie nur <1,5 mm in das Gewebe eindringt und daher tiefere bakterielle Kontaminationen oder Infektionen durch andere Erreger, wie z. B. Pilze, möglich sind. Trotz der vielversprechenden Ergebnisse, die diese Technologien bei der Beurteilung des Vorhandenseins von Wundinfektionen gezeigt haben, weist ihre alleinige Verwendung daher erhebliche Mängel auf und die kombinierte Verwendung von IRT und BF wurde nicht untersucht.

Der Swift Ray 1 (Swift Medical, Toronto, ON) ist ein neuartiges Point-of-Care- Gerät für hyperspektrale Bildgebung (HSI), das die Erfassung von Bildern in medizinischer Qualität über ein Smartphone ermöglicht. HSI erfasst einen mehrdimensionalen Bilddatensatz (eine Dimension pro Bildgebungsmodalität), einen sogenannten Hyperwürfel , der diagnostische Informationen über die Physiologie, Morphologie und Zusammensetzung des Gewebes liefert. Das Ray 1-Gerät ist mit Nah- und Langwellen-Infrarotsensoren, violetten Lichtquellen und LEDs im sichtbaren Bereich ausgestattet und ermöglicht die gleichzeitige Erfassung von Bildern mit sichtbarem Licht, IRT und BF als Hyperwürfel. Es lässt sich auch in die Swift Skin and Wound- App (Swift Medical, Toronto, ON) integrieren und ermöglicht so eine genaue Wundflächenmessung, Temperaturquantifizierung und Fluoreszenzflächenquantifizierung. Unter der Hypothese, dass durch die Analyse der mit dem Ray 1-Gerät erfassten HSI-Daten Wunden als ohne assoziierte Entzündungsreaktion, mit Entzündungsreaktion oder infiziert klassifiziert werden können , bestand das Ziel dieser Studie darin, eine Reihe von HSI-Bildern von Patienten zu analysieren Stellen Sie fest, ob es Unterschiede in den Bildern zwischen infizierten und nicht infizierten Wunden gibt.

Hintergrund

Klinische Anzeichen und Symptome (CSS) einer Infektion sind ein Standardbestandteil der Wundversorgung, weisen jedoch möglicherweise eine geringe Spezifität und Sensitivität auf , die aufgrund des Wissens, der Erfahrung und der Ausbildung des Arztes weiter variieren kann. Die Wundfotografie wird zunehmend zur Unterstützung der Wundversorgung eingesetzt. Die Thermografie wird in der medizinischen Fachliteratur seit Jahrzehnten zur Beurteilung von Durchblutungs- und Entzündungszeichen untersucht. Die bakterielle Fluoreszenz hat sich in letzter Zeit als wertvolles Instrument zum Nachweis einer hohen Bakterienbelastung in Wunden erwiesen. Die Kombination dieser Modalitäten bietet ein potenzielles objektives Erkennungsinstrument für Wundinfektionen.

Methoden:

Eine multizentrische prospektive Studie mit 66 ambulanten Patienten, die eine Wundversorgung erhielten, nutzte hyperspektrale Bildgebung, um Bilder mit sichtbarem Licht, Thermographie und bakterieller Fluoreszenz zu sammeln. Die Wunden wurden anhand der Checkliste des International Wound Infection Institute (IWII) auf CSS-Infektionen beurteilt und untersucht. An den Bildern wurde eine Hauptkomponentenanalyse durchgeführt, um Wunden zu identifizieren, die sich als infiziert, entzündet oder nicht infiziert darstellten.

Ergebnisse:

Das Modell war in der Lage, alle drei Wundklassen ( infiziert, entzündet und nicht infiziert ) mit einer Genauigkeit von 74 % genau vorherzusagen. Sie schnitten bei infizierten Wunden (100 % Sensitivität und 91 % Spezifität) besser ab als bei nicht entzündeten (94 % Sensitivität, 70 % Spezifität) und entzündeten Wunden (85 % Sensitivität, 77 % Spezifität).

Abbildung : Das hyperspektrale Bildgebungsgerät Ray 1. Das Ray 1 Imaging Device ist eine Hyperspektralkamera im Taschenformat, die über das Kameraobjektiv eines Smartphones passt und sich drahtlos mit der Skin and Wound-App von Swift Medical verbindet. Sobald die Kamera angeschlossen ist, ermöglicht sie die gleichzeitige Erfassung von: Bildern mit sichtbarem Licht, die für die klinische Untersuchung, die Messung des Wundbereichs und die automatische Identifizierung der in der Wunde vorhandenen Gewebetypen verwendet werden können; Infrarot-Wärmebilder zur Beurteilung von Gefäß- und Entzündungsmustern; und bakterielle Fluoreszenzbilder zur Beurteilung der bakteriellen biologischen Belastung in Wunden, wie in der Vignette unten in der Abbildung dargestellt .

Diskussion:

Die Kombination mehrerer Bildgebungsmodalitäten ermöglicht die Anwendung von Modellen zur Verbesserung der Wundbeurteilung. Die Erkennung von Infektionen anhand klinischer Anzeichen und Symptome (CSS) ist anfällig für subjektive Interpretationen und Schwankungen, abhängig von der Ausbildung und den Fähigkeiten der Kliniker.

Wenn es Ärzten ermöglicht wird, hyperspektrale Bildgebung am Behandlungsort zu verwenden, können Infektionen möglicherweise früher erkannt und behandelt werden, was möglicherweise Verzögerungen bei der Wundheilung verhindert und unerwünschte Ereignisse minimiert.

Kommentare

Für Ärzte ist es sehr schwierig, eine infizierte Wunde zu erkennen. Klinische Anzeichen und Symptome sind ungenau und Methoden zur Identifizierung von Bakterien können zeitaufwändig und unzugänglich sein, sodass die Diagnose subjektiv sein kann und von der Erfahrung des Arztes abhängt. Allerdings kann die Infektion die Heilung stoppen oder sich auf den Körper ausbreiten, wenn sie nicht schnell behandelt wird, was die Gesundheit des Patienten ernsthaft gefährdet. Ein internationales Team aus Wissenschaftlern und Ärzten glaubt, die Lösung zu haben: ein Gerät, das über eine Smartphone- oder Tablet-App läuft und eine erweiterte Bildgebung einer Wunde ermöglicht, um eine Infektion zu erkennen.

„Wundversorgung ist eine der kostspieligsten und am meisten übersehenen Bedrohungen für Patienten und unser Gesundheitssystem insgesamt“, sagte Robert Fraser von der Western University und Swift Medical Inc., korrespondierender Autor der in Frontiers in Medicine veröffentlichten Studie . „Ärzte brauchen bessere Werkzeuge und Daten, um ihre Patienten, die unnötig leiden, besser versorgen zu können.“

Aufklärung über Verletzungen

Wissenschaftler haben ein Gerät namens Swift Ray entwickelt , das eine Verbindung zu einem Smartphone und der Swift Skin and Wound-Software herstellen kann . Damit können Fotos in medizinischer Qualität, Infrarot-Thermografiebilder (die die Körperwärme messen) und Bakterienfluoreszenzbilder (die Bakterien mithilfe von violettem Licht sichtbar machen) aufgenommen werden.

Keines dieser Bilder würde allein ausreichen, um eine Infektion zu identifizieren. Die klinische Untersuchung weist eine geringe Präzision auf, ebenso wie die Thermografie, die durch Entzündungen und Infektionen verursachte Wärmeveränderungen misst. Die bakterielle Fluoreszenz kann nur die Oberfläche einer Wunde beobachten, die von Natur aus mit Bakterien kontaminiert ist. Daher sind zusätzliche Methoden erforderlich, um zwischen einer Kontamination und einer infizierten Wunde zu unterscheiden.

„Untersuchungen haben gezeigt, dass die bakterielle Bildgebung den Ärzten dabei hilft, nicht lebensfähiges Gewebe zu entfernen, aber eine Infektion allein nicht erkennen kann“, erklärte Dr. José Ramírez-García Luna vom Gesundheitszentrum der McGill University, Erstautor der Studie . „Die Thermografie gibt Aufschluss über die entzündlichen und Kreislaufveränderungen, die unter der Haut auftreten.“

Wissenschaftler versuchten, diese Modalitäten zu kombinieren, um eine Methode zu schaffen, die nicht mehrere teure Geräte erfordert, die Schwächen der einzelnen Bildgebungsmethoden überwindet und ein objektives Maß für die Wundheilung liefern könnte.

Um ihr Gerät zu testen, rekrutierten sie 66 verletzte Patienten. Ihre Wunden zeigten keine Anzeichen einer weiteren Ausbreitung der Infektion, enthielten keine Fremdkörper und waren zuvor nicht mit Antibiotika oder Wachstumsfaktoren behandelt worden. Die Wunden der Patienten wurden vor der Bildgebung freigelegt, gereinigt und getrocknet und anschließend wie gewohnt gepflegt.

Ein Bild der Gesundheit

Die Bilder wurden von einem Untersucher überprüft, der nicht am Wundversorgungsprozess beteiligt war. Es wurden vier Muster identifiziert.

Wunden, die nicht wärmer als gesunde Haut waren und keine bakterielle Fluoreszenz aufwiesen, wurden als „nicht entzündet “ betrachtet, während Wunden, die etwas wärmer als gesunde Haut waren und keine oder nur eine geringe bakterielle Fluoreszenz aufwiesen, als „entzündet“ galten. " . Die beiden letztgenannten Muster (wesentlich wärmere Wunden, mit oder ohne bakterielle Fluoreszenz) wurden als „infiziert “ bezeichnet, da alle Ärzte, die diese Wunden untersucht hatten, sie als infiziert angesehen hatten.

Von den 66 Wunden galten 20 als nicht entzündet, 26 als entzündet und 20 als infiziert.

Die Forscher führten eine Hauptkomponentenanalyse durch und verwendeten einen Algorithmus, um zu sehen, ob ein maschinelles Lernmodell diese verschiedenen Kategorien von Wunden genau identifizieren konnte. Sie fanden heraus, dass das Modell alle drei sehr gut identifizieren konnte, mit einer Gesamtgenauigkeit von 74 %. Bei der Unterscheidung zwischen infizierten und nicht infizierten Wunden identifizierte das Modell korrekt 100 % der infizierten Wunden und 91 % der nicht infizierten Wunden.

Ein neues Werkzeug in der Aktentasche

Die Forscher stellten fest, dass Bilder immer in ihrem medizinischen Kontext betrachtet werden sollten . Beispielsweise könnte eine Wunde, die kalt genug ist, um als nicht entzündet eingestuft zu werden, eine eingeschränkte Blutversorgung haben und so die Heilung beeinträchtigen.

Aber da Swift Ray in Kombination mit der Swift Skin and Wound-Software es Ärzten ermöglicht, mehrere Modalitäten zur Infektionserkennung zu kombinieren, erhöht es die verfügbaren Tools, ohne dass mehrere teure Geräte verwendet werden müssen. In Zukunft könnte es möglich sein, eine schnelle und genaue Diagnose für jeden verletzten Patienten sicherzustellen und effektivere telemedizinische Beurteilungen zu ermöglichen.

„Dies war eine Pilotstudie und Folgestudien sind geplant“, warnte Fraser. „Zukünftig wird eine bevölkerungsübergreifende Validierung von Patientenpopulationen mit mehr Arten von Wunden erforderlich sein.“