光音響を用いた血管新生のモニタリングにより、創傷治癒時の治療効果を予測

Photoacoustic monitoring of angiogenesis predicts response to therapy in healing wounds.

抄録

慢性的な傷は大きな健康問題であり、医療インフラに毎年何十億ドルもの損害を与えている。慢性的な創傷は治りにくく、大きな不快感を伴うことが多い。創傷の専門家は数多くの治療手段を持っているが、創傷床の生理機能を3Dマッピングし、治療の指針となるツールは存在しない。現在の標準は視覚的なものだが、それは表面上の評価に限られており、臨床家は経験に基づいて治療に対する反応を予測している。光音響（PA）超音波（US）は、これらの大きな制限を解決できる非侵襲的なハイブリッド・イメージング・モダリティである。光音響超音波（PA）は，血液中のヘモグロビンから発生するコントラストを利用して，局所的な血管新生，組織灌流，酸素飽和度など，創傷治癒に重要なパラメータをマッピングすることができます。本研究では、PA-USを用いて血管新生をモニターし、治療に反応する患者と反応しない患者を層別化することを評価した。本研究では、22箇所の創傷を持つ19人の患者に対して、週1回、少なくとも3週間にわたってPA-USを撮影した。その結果、PA画像は血管新生を直接視覚化することが示唆された。治療に反応した患者は、血管新生の明確な兆候を示し、PAの増加率が増加した（p=0.002）。これらの治療効果のある患者は、PAの強度と創傷の大きさに有意な負の相関があった。非反応患者では高血圧が血管新生の障害と相関していた。PAの増加率、ひいては血管新生率は、モニタリング開始から30日以内の治癒期間を予測することができた（power=88%、alpha=0.05）。この早期反応検出システムは、転帰を改善し、コストを削減しながら、管理と治療戦略を伝えるのに役立つだろう。この記事は著作権により保護されています。この記事の著作権は保護されています。

Chronic wounds are a major health problem that cause the medical infrastructure billions of dollars every year. Chronic wounds are often difficult to heal and cause significant discomfort. Although wound specialists have numerous therapeutic modalities at their disposal, tools that could 3D-map wound bed physiology and guide therapy do not exist. Visual cues are the current standard but are limited to surface assessment; clinicians rely on experience to predict response to therapy. Photoacoustic (PA) ultrasound (US) is a non-invasive, hybrid imaging modality that can solve these major limitations. PA relies on the contrast generated by hemoglobin in blood which allows it to map local angiogenesis, tissue perfusion and oxygen saturation-all critical parameters for wound healing. This work evaluates the use of PA-US to monitor angiogenesis and stratify patients responding vs. not-responding to therapy. We imaged 19 patients with 22 wounds once a week for at least three weeks. Our findings suggest that PA imaging directly visualizes angiogenesis. Patients responding to therapy showed clear signs of angiogenesis and an increased rate of PA increase (p = 0.002). These responders had a significant and negative correlation between PA intensity and wound size. Hypertension was correlated to impaired angiogenesis in non-responsive patients. The rate of PA increase and hence the rate of angiogenesis was able to predict healing times within 30 days from the start of monitoring (power = 88%, alpha = 0.05) This early response detection system could help inform management and treatment strategies while improving outcomes and reducing costs. This article is protected by copyright. All rights reserved.