Artykuł przeglądowy

Aktualne metody, kontrola jakości i perspektywy translacyjne w zakresie przyłóżkowego monitorowania mikrokrążenia podjęzykowego w stanach krytycznych

DOI:

10.3791/71498

⸱

21 sierpnia 2026

 ,  ,  ,  , 
1Department of Critical Care Medicine, The Fourth Affiliated Hospital, Zhejiang University School of Medicine, 2International Institutes of Medicine, Zhejiang University, 3College of Biomedical Engineering and Instrument Science, Zhejiang University

* These authors contributed equally

W tym artykule

Podsumowanie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Niniejszy przegląd analizuje aktualne metody przyłóżkowego monitorowania mikrokrążenia podjęzykowego, kładąc nacisk na jakość pozyskiwania danych, standaryzację sprawozdawczości, walidację oraz implementację kliniczną. Rozróżnia on dowody uznane od koncepcji zaproponowanych przez autorów i określa praktyczne priorytety w zakresie powtarzalności, bezpieczeństwa i przyszłej oceny klinicznej.

Streszczenie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Zaburzenia mikrokrażenia mogą utrzymywać się u pacjentów w stanie krytycznym nawet po przywróceniu ciśnienia tętniczego, rzutu serca oraz innych systemowych parametrów hemodynamicznych. Błona śluzowa podjęzykowa stanowi dostępny obszar do wielokrotnej oceny mikrokrażenia przy łóżku pacjenta, jednak rutynowe wdrożenie kliniczne jest wciąż ograniczone przez artefakty podczas akwizycji, zależność od operatora, obciążenie analizą obrazu, zmienną jakość pomiarów oraz niepewne zależności z podejmowaniem decyzji terapeutycznych. Celem niniejszego przeglądu narracyjnego jest analiza aktualnych metod przyłóżkowego monitorowania mikrokrażenia podjęzykowego, ocena ich zalet i ograniczeń oraz określenie praktycznych priorytetów w celu ich wprowadzenia do rutynowej praktyki klinicznej. Przegląd podsumowuje uznane i nowo powstające podejścia pomiarowe do oceny morfologii naczyniowej, gęstości naczyń, wzorców przepływu komórek krwi, regionalnych sygnałów związanych z prędkością, utlenowania tkanek oraz jakości danych, podkreślając, że te komplementarne pomiary nie są zamienne i wymagają rygorystycznej kontroli jakości. Ponadto przedstawiono ustandaryzowane rozważania dotyczące akwizycji i raportowania, wskaźniki wydajności, testy powtarzalności, walidację analityczną oraz porównania referencyjne odpowiednie dla różnych domen pomiarowych. Na koniec zaprezentowano zaproponowany przez autorów modularny schemat postępowania, aby zilustrować ustrukturyzowane ramy detekcji, kontroli jakości, przetwarzania danych i raportowania przy łóżku pacjenta. Niniejsze ramy koncepcyjne mają na celu ukierunkowanie przyszłego rozwoju technicznego i walidacji klinicznej i nie stanowią klinicznie zwalidowanego urządzenia, systemu diagnostycznego ani algorytmu leczenia.

Wprowadzenie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Resuscytacja w szoku jest zazwyczaj prowadzona w oparciu o ciśnienie tętnicze, rzut serca, poziom mleczanów oraz inne zmienne systemowe. Choć wskaźniki te są niezbędne, nie zawsze wskazują one, czy krew skutecznie dociera do poszczególnych łożysk kapilarnych. W sepsie uszkodzenie śródbłonka, rozpad glikokaliksu, zaburzone interakcje komórek krwi oraz rozregulowana kontrola naczyniowa mogą zmniejszyć gęstość perfuzji kapilarnej i prowadzić do niejednorodnego przepływu krwi1,2. Gdy hemodynamika systemowa ulega poprawie bez odpowiadającego jej powrotu perfuzji tkankowej, rozbieżność tę określa się mianem niespójności hemodynamicznej3,4.

Błona śluzowa podjęzykowa stanowi praktyczne i łatwo dostępne miejsce do wielokrotnej oceny mikrokrążenia przy łóżku pacjenta. Przenośna mikroskopia witalna (HVM) dostarczyła najszerszego zakresu dowodów klinicznych uzyskanych przy łóżku pacjentów w stanie krytycznym5,6. Niemniej jednak rutynowe wdrożenie kliniczne pozostaje wyzwaniem. Oświadczenia konsensusowe oraz przeglądy metodologiczne wskazały ślinę, nacisk sondy, pęcherzyki powietrza, ruch oraz niestabilne oświetlenie jako częste przyczyny niskiej jakości pozyskiwanych obrazów7. Dodatkowo analiza obrazu jest wymagająca technicznie i często czasochłonna8. Formalne systemy oceny jakości obrazu oraz badania walidacyjne wykazały ponadto, że nagrania wideo o niskiej jakości mogą w znacznym stopniu wpływać na raportowane zmienne mikrokrążeniowe9,10.

Niniejszy przegląd analizuje możliwości i ograniczenia ugruntowanych oraz powstających metod przyłóżkowego monitorowania mikrokrążenia podjęzykowego, wskazuje obszary o najsilniejszych dowodach wspierających oraz omawia praktyczne wymagania niezbędne do skutecznej translacji klinicznej. Zamiast przedstawiać szeroki przegląd patofizjologii mikrokrążenia lub technologii monitorowania, recenzja koncentruje się na ustandaryzowanych pomiarach pochodnych HVM, jakości akwizycji, rozpoznawaniu trybów awarii, minimalnych wymaganiach dotyczących raportowania, weryfikacji na poziomie modułów, walidacji analitycznej specyficznej dla danej domeny oraz etapowym podejściu do oceny klinicznej. W całym przeglądzie ugruntowane dowody są wyraźnie odróżnione od zaproponowanych przez autorów koncepcji projektowych i priorytetów walidacji, aby uniknąć sugestii, że proponowane ramy stanowią klinicznie zwalidowany system monitorowania.

Przegląd i perspektywa

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Przegląd literatury i zakres
Wstępne ukierunkowane wyszukiwanie objęło bazy PubMed/MEDLINE, Embase oraz Web of Science Core Collection od momentu ich powstania do 1 stycznia 2026 r. 22 czerwca 2026 r. przeprowadzono ukierunkowaną aktualizację wyszukiwania w celu zidentyfikowania nowo opublikowanych badań bezpośrednio dotyczących monitorowania mikrokrążenia podjęzykowego, zestandaryzowanych wskaźników ręcznej mikroskopii witalnej, jakości akwizycji danych, potencjalnych metod detekcji, zautomatyzowanej analizy, walidacji na poziomie modułów oraz translacji klinicznej. Terminy wyszukiwania łączyły mikrokrążenie podjęzykowe z obrazowaniem spektralnym z ortogonalną polaryzacją (OPS), obrazowaniem w ciemnym polu bocznym (SDF), obrazowaniem w ciemnym polu padającym (IDF), spektroskopią bliskiej podczerwieni (NIRS), metodami laserowymi i dopplerowskimi, przezskórnym monitorowaniem dwutlenku węgla, zautomatyzowaną analizą obrazu, sztuczną inteligencją, sepsą, wstrząsem oraz stanami krytycznymi. Przeanalizowano również listy referencji w odpowiednich przeglądach, oświadczeniach konsensusowych oraz artykułach metodologicznych.

Wyszukiwanie zostało zaprojektowane w celu wsparcia syntezy narracyjnej i translacyjnej, a nie w celu dostarczenia wyczerpującej oceny efektu terapeutycznego lub dokładności diagnostycznej. Do kwalifikujących się źródeł należały oświadczenia konsensusowe, badania metodologiczne i walidacyjne, kliniczne badania obserwacyjne i interwencyjne oraz wytyczne dotyczące raportowania istotne dla systemów monitorowania we wczesnej fazie. Badania na zwierzętach oraz badania niepodjęzykowe włączono tylko wtedy, gdy wyjaśniały one prawdopodobieństwo fizjologiczne, ograniczenia techniczne lub punkty odniesienia dopasowane do danej dziedziny. Przegląd ograniczono do publikacji w języku angielskim. Z wyjątkiem ujawnionego patentu wykorzystanego jako ilustracyjny przykład projektu, źródła niepoddane recenzji nie były używane jako dowód wydajności pomiarowej lub skuteczności klinicznej. Nie przeprowadzono systematycznego przeglądu krajobrazu patentowego. Nie wykonano formalnej oceny ryzyka błędu systematycznego (risk-of-bias) ani syntezy ilościowej. Wspomniany poniżej, ujawniony przez autora patent nie był traktowany jako dowód analitycznej trafności, bezpieczeństwa, wykonalności, gotowości regulacyjnej ani skuteczności klinicznej.

Dowody kliniczne i ograniczenia hemodynamiki układowej
Większość dowodów klinicznych dotyczy korelacji, a nie wytycznych terapeutycznych. W wstrząsie septycznym w celu oceny prognostycznej badano połączone parametry perfuzji obwodowej i podjęzykowej11. Niższa gęstość naczyń perfundowanych była powiązana z dysfunkcją narządów i śmiertelnością12, a nieprawidłowa perfuzja podjęzykowa w momencie przyjęcia na oddział intensywnej terapii (OIT) była niezależnie skorelowana z 30-dniową śmiertelnością u pacjentów w wieku 80 lat lub więcej we wstrząsie13. Badania te potwierdzają znaczenie kliniczne oceny mikrokrążenia podjęzykowego, jednak nie wykazują, aby podejmowanie działań w oparciu o pomiar mikrokrążenia poprawiało wyniki leczenia pacjentów.

Główne dowody z badań randomizowanych pozostają ostrzegawcze. W badaniu wieloośrodkowym włączenie zmiennych mikrokrążenia podjęzykowego do planu leczenia skutkowało częstszymi zmianami w płynoterapii i terapii lekami wazoaktywnymi, lecz nie zmniejszyło śmiertelności w ciągu 30 dni14. Przeglądy dotyczące podawania płynów raportują podobnie zróżnicowane odpowiedzi: poprawa jest bardziej prawdopodobna w przypadku zwiększenia rzutu serca i upośledzonej perfuzji tkankowej, jednak nie można zakładać korzyści dla każdego pacjenta lub każdej strategii płynowej15,16. Szerszy przegląd reanimacji kierowanej mikrokrążeniem doprowadził do podobnego wniosku, mianowicie że użyteczność kliniczna tego podejścia pozostaje nieudowodniona17.

Zasadność fizjologiczna, powiązanie prognostyczne, ważność pomiaru, wykonalność przy łóżku pacjenta oraz użyteczność kliniczna stanowią zatem odrębne zagadnienia. System monitorowania użyteczny klinicznie musi robić coś więcej niż tylko wykrywać nieprawidłowy sygnał; musi on dostarczać powtarzalnych pomiarów, wskazywać, kiedy dane są niewiarygodne, oraz integrować się z uprzednio określonym procesem ponownej oceny, nie prowokując przy tym nieodpowiednich interwencji.

Wartość kliniczna i ograniczenia miejsca podjęzykowego
Błona śluzowa podjęzykowa zawiera gęstą powierzchowną sieć naczyniową, którą można wielokrotnie oceniać przy łóżku pacjenta. Jej morfologia naczyniowa została zmapowana u zdrowych ochotników18, a dobór miejsca prowadzony zgodnie z anatomią może poprawić spójność pomiędzy poszczególnymi pomiarami19. Opisano również rzadkość naczyń kapilarnych w obszarze podjęzykowym w przebiegu przewlekłej niewydolności serca20. Zbiorczo wyniki te potwierdzają, że błona śluzowa podjęzykowa jest wykonalnym miejscem obserwacji, choć nie ustanawiają one uniwersalnych zakresów referencyjnych dla różnych jednostek chorobowych lub urządzeń.

Pomiary podjęzykowe pozostają regionalne, a nie systemowe. Badanie wstrząsu hemoragicznego u świń wykazało, że podjęzykowy sygnał tonometryczny odzwierciedlał lokalne zmiany w mikrokrążeniu21, a badanie u owiec zidentyfikowało równoległe zmiany w mikrokrążeniu spojówkowym i podjęzykowym w wybranych warunkach septycznych i krwotocznych22. Dane dotyczące ludzi są mniej spójne: mikrokrążenie jelitowe i podjęzykowe reagowało w różny sposób na płynoterapię po operacji z powodu sepsy brzusznej23. Monitorowanie podjęzykowe należy zatem interpretować jako dostarczanie informacji z dostępnego łoża tkankowego, a nie jako uniwersalny substytut dla każdego narządu.

Ustanowione i potencjalne domeny pomiarowe
Metody rozważane w niniejszym przeglądzie można podzielić na cztery główne kategorie pomiarowe: morfologię i gęstość naczyń, przepływ komórek krwi lub prędkość regionalną, utlenowanie tkanek oraz jakość danych. Stopień dojrzałości dostępnych dowodów różni się znacząco. HVM posiada dedykowane standardy akwizycji i analizy obrazów podjęzykowych5,6, podczas gdy kilka innych modalności jest uwzględnionych jako podejścia uzupełniające, pośrednie, wyłaniające się lub potencjalne. Pomiary gazów tkankowych najlepiej traktować oddzielnie jako opcjonalne informacje kontekstowe, ponieważ nie obrazują one bezpośrednio naczyń podjęzykowych ani przepływu w kapilarach. Żadna pojedyncza metoda nie obejmuje wszystkich domen pomiarowych, a wyników uzyskanych na podstawie różnych zasad fizycznych nie należy uważać za zamienne.

HVM zapewnia najbardziej bezpośrednią wizualizację erytrocytów przemieszczających się przez powierzchowne naczynia podjęzykowe. Obrazowanie OPS po raz pierwszy umożliwiło wizualizację mikrokrążenia w świetle spolaryzowanym bezpośrednio przy łóżku pacjenta24. Obrazowanie SDF poprawiło następnie kontrast obrazu dzięki zastosowaniu pierścienia impulsowych diod emitujących światło25, a obrazowanie IDF zostało później wprowadzone jako technika ręczna do badań pooperacyjnych oraz w opiece intensywnej26. Metody te charakteryzują przede wszystkim morfologię naczyniową, gęstość naczyń i wzorce przepływu, a nie bezwzględny objętościowy przepływ krwi.

HVM jest szczególnie wrażliwe na jakość akwizycji. Ślina, pęcherzyki powietrza, ucisk tkanek, ruch, słaba ostrość oraz niestabilne oświetlenie mogą przesłaniać naczynia lub zmieniać pozorny wzorzec przepływu9,10. W związku z tym ocena jakości stanowi integralną część samego pomiaru. Raport interpretowalny klinicznie powinien wskazywać proporcję danych przyjętych do analizy, powody odrzucenia segmentów obrazu, informacje o wykryciu artefaktów ucisku lub ruchu oraz o tym, czy uzyskano akwizycję o akceptowalnej jakości.

Obrazowanie refleksyjne w bliskiej podczerwieni oraz NIRS stanowią odrębne podejścia. W niniejszym przeglądzie obrazowanie refleksyjne w bliskiej podczerwieni odnosi się do potencjalnej techniki opartej na kamerze, mającej na celu zwiększenie kontrastu naczyń powierzchownych. Z kolei NIRS wyznacza sygnał utlenowania tkanek uśredniony dla danej objętości na podstawie absorpcji i rozpraszania światła i nie pozwala na rozdzielenie poszczególnych naczyń włosowatych27. Pomiary NIRS zależą od geometrii próbkowania, składu tkanki, kontaktu sondy oraz algorytmów specyficznych dla urządzenia; w związku z tym pomiary uzyskane za pomocą różnych systemów nie sąkoniecznie zamienne28. Ponieważ większość dostępnych dowodów nie odnosi się konkretnie do warunków podjęzykowych na oddziałach intensywnej terapii, NIRS jest traktowany jako uzupełniająca metoda oceny utlenowania, a nie jako uznany zamiennik HVM.

Laserowa dopplerometria przepływów dostarcza sygnału związanego z lokalną perfuzją29, podczas gdy obrazowanie kontrastowe speckle laserowego generuje przestrzenne mapy perfuzji30. Chociaż techniki te mają szersze zastosowanie w ocenie perfuzji, nie są one uznanymi zamiennikami dla podjęzykowego HVM w praktyce intensywnej terapii. Fotopletyzmografia brzusznej strony języka oparta na kamerze jest obiecującym, lecz wciąż eksperymentalnym podejściem, które wymaga dalszej standaryzacji wynikających z niej parametrów31. Podobnie, przezskórny monitoring dwutlenku węgla może dostarczać dodatkowych informacji na temat wymiany gazowej lub perfuzji obwodowej w wybranych sytuacjach na OIT, jednak nie jest on ani techniką obrazowania podjęzykowego, ani bezpośrednią miarą morfologii mikronaczyniowej lub przepływu kapilarnego32.

W praktyce oznacza to, że pomiar gęstości, szacowana prędkość wyznaczona metodą Dopplera, pomiar natlenienia oraz sygnał gazowy przezskórny odpowiadają na różne pytania fizjologiczne. Choć łączenie tych pomiarów może być korzystne, każdy sygnał powinien zachować własne jednostki, ograniczenia, wskaźniki jakości oraz odpowiednią metodę referencyjną. Kategorie pomiarów i reprezentatywne techniki zostały podsumowane w Tabeli 1.

Kategoria pomiaruReprezentatywne metody i potencjalne podejściaGłówne wynikiGłówne zaletyGłówne ograniczenia i artefaktyDojrzałość dowodów i rola translacyjnaReprezentatywna bibliografia
Morfologia i gęstośćRęczna mikroskopia witalna (HVM; obrazowanie w ortogonalnym widmie polaryzacyjnym [OPS], obrazowanie w ciemnym polu bocznym [SDF] oraz obrazowanie w ciemnym polu padającym [IDF]; ugruntowana metoda badawcza podjęzykowa); obrazowanie refleksyjne w bliskiej podczerwieni oparte na kamerze (potencjalna metoda obrazowania naczyń powierzchownych)HVM: całkowita gęstość naczyń (TVD), gęstość naczyń perfundowanych (PVD), gęstość naczyń z rozwarstwieniem według rozmiaru, rozkład szerokości naczyń, ciągłość segmentów oraz heterogeniczność przestrzenna. Obrazowanie refleksyjne kandydujące: kontrast naczyń powierzchownych, ciągłość segmentów oraz gęstość naczyń widocznych.HVM umożliwia bezpośrednią wizualizację wypełnionych erytrocytami mikronaczyń i dysponuje najbardziej rozwiniętymi standardami akwizycji oraz analizy obrazów podjęzykowych. Obrazowanie odbiciowe oparte na kamerze może wspierać mapowanie naczyń powierzchownych oraz analizę obrazów osadzonych.HVM jest wrażliwe na nacisk sondy, ruch, ślinę, pęcherzyki powietrza, ostrość oraz oświetlenie. Definicje i wartości pomiarowe zależą od progów wielkości naczyń, wyboru klipów, oprogramowania oraz reguł analizy. Obrazowanie refleksyjne w bliskiej podczerwieni nie jest równoważne z HVM i może nie rozdzielać przepływu erytrocytów w naczyniach włosowatych.Ustanowiono: ocena morfologii i gęstości HVM w podjęzykowym miejscu pomiaru na OIT. Kandydat: obrazowanie refleksyjne jako dane wejściowe dotyczące naczyń powierzchownych, wymagające niezależnej walidacji konstrukcji i kryterium.5, 6, 8–10, 24–26
Przepływ i prędkośćPerfuzja HVM i ocena przepływu (PPV, MFI i indeks heterogeniczności przepływu), wyznaczona z obrazów prędkość erytrocytów, laserowa dopplerometria przepływów, obrazowanie kontrastowe laserowego speckle, fotopletyzmografia oparta na kamerze (metoda wschodząca) oraz regionalna detekcja dopplerowska (potencjalne dane wejściowe)Odsetek naczyń perfundowanych (PPV), półilościowy wskaźnik przepływu mikronaczyniowego (MFI), wskaźnik heterogeniczności przepływu, prędkość erytrocytów wyznaczona z obrazowania, strumienie lub mapy związane z perfuzją, cechy związane z pulsacyjnością oraz potencjalne sygnały związane z prędkością regionalną.Dostarcza uzupełniających informacji na temat perfuzji, przestrzennej heterogeniczności przepływu, prędkości oraz zmian pulsacyjnych. HVM umożliwia zestandaryzowaną, półilościową ocenę przepływu.MFI jest półilościową oceną przepływu, a nie absolutną miarą prędkości erytrocytów. W zależności od zastosowanej metody, wyniki mogą być relatywne, regionalne lub zależne od głębokości. Na porównywalność wyników wpływają charakterystyka urządzenia, algorytmy analityczne, progi wielkości naczyń, ruch, kalibracja, głębokość próbkowania, sprzężenie akustyczne oraz kąt insonacji.Ugruntowane (ograniczone do HVM): Perfuzja podjęzykowa i ocena przepływu (flow scoring). Ograniczone/pośrednie: Laserowe metody oceny perfuzji. Nowoczesne: Fotopletyzmografia brzusznej powierzchni języka. Potencjalne: Regionalne pomiary Dopplera wymagające walidacji w odpowiedniej dziedzinie.5, 6, 8, 29–31, 33, 40
UtylenianieSpektroskopia w bliskiej podczerwieni (NIRS); skalibrowane podejścia multispektralne lub spektroskopowe (opcjonalnie)Szacunki związane z utlenowaniem tkanek oraz odpowiedzi dynamiczne podczas kontrolowanej perturbacji fizjologicznej.Zapewnia nieinwazyjny monitoring trendów oraz uzupełniające informacje dotyczące utlenowania tkanek.Sygnały są uśredniane objętościowo i zależą od głębokości próbkowania, właściwości optycznych tkanki, nacisku sondy, światła otoczenia oraz kalibracji specyficznej dla urządzenia. Pojedyncze naczynia włosowate nie są rozdzielcze.Ograniczone/pośrednie w miejscu pomiaru podjęzykowego na oddziale intensywnej terapii. Odpowiednie jako opcjonalny, uzupełniający moduł oksygenacji po kalibracji i walidacji fizjologicznej; nie stanowi zamiennika dla oceny morfologii naczyń lub przepływu.27, 28
Jakość danychStandardy pozyskiwania konsensusu, systemy oceny jakości obrazu oraz manualna lub ekspercka weryfikacja jakościProporcja danych zaakceptowanych, przyczyny odrzucenia, flagi jakości dotyczące ostrości, ruchu, nacisku, oświetlenia lub wydzielin, współczynnik niepowodzeń akwizycji oraz wskaźniki powtarzalności.Jasno określa niezawodność pomiarów, niepewność oraz przyczyny wykluczenia danych.Progi jakości są specyficzne dla danej modalności. Każdy zautomatyzowany system kontroli jakości wymaga niezależnej walidacji w odniesieniu do uprzednio określonego standardu referencyjnego.Ustanowiono: interdyscyplinarne standardy pozyskiwania i analizy HVM. Przyszłe zastosowanie: zautomatyzowana kontrola jakości wymagająca niezależnej walidacji.5–10
Opcjonalne pomiary zawartości gazów w tkankachPrzezskórny monitoring dwutlenku węglaPrzezskórne napięcie dwutlenku węgla, różnica między przezskórnym a tętniczym napięciem dwutlenku węgla oraz trendy czasowe.Zapewnia ciągłe, nieinwazyjne informacje kontekstowe dotyczące wentylacji i, w połączeniu z pomiarami tętniczymi, może odzwierciedlać zaburzenia hemodynamiczne.Nie pozwala na wizualizację morfologii mikrokrążenia podjęzykowego ani przepływu komórek krwi. Dokładność zależy od temperatury czujnika, równowagi termicznej, kalibracji, perfuzji skóry oraz lokalnych warunków tkankowych.Pośredni przydatek kontekstowy: nie jest to metoda monitorowania podjęzykowego ani główny moduł platformy.32

Tabela 1: Ustanowione i kandydackie kategorie pomiarowe dla przyłóżkowej oceny mikrokrążenia podjęzykowego. Tabela podsumowuje reprezentatywne techniki pomiarowe, główne wyniki, kluczowe zalety, ograniczenia i artefakty, stopień dojrzałości dowodów, role translacyjne oraz reprezentatywne referencje. Kategorie pomiarów fizjologicznych (morfologia i gęstość, przepływ i prędkość oraz natlenienie) są przedstawione oddzielnie od jakości danych, która jest wymogiem przekrojowym, oraz opcjonalnych pomiarów gazów tkankowych w kontekście. Uwaga. Morfologia i gęstość, przepływ i prędkość oraz natlenienie stanowią kategorie pomiarów fizjologicznych. Jakość danych jest wymogiem przekrojowym, mającym zastosowanie do wszystkich domen pomiarowych. Opcjonalne monitorowanie gazów tkankowych jest przedstawione oddzielnie jako informacja kontekstowa, a nie jako podstawowa kategoria pomiaru podjęzykowego. Pojedyncza technika może przyczyniać się do więcej niż jednej kategorii; w związku z tym kategorie te nie wykluczają się wzajemnie. HVM posiada obecnie najbardziej rozwinięte standardy w zakresie pozyskiwania i analizy obrazów podjęzykowych na OIT. NIRS, metody laserowe, obrazowanie odbiciowe oparte na kamerach, fotopletyzmografia, regionalne wykrywanie Dopplera oraz monitorowanie gazów tkankowych są uwzględnione jako podejścia ograniczone, pośrednie, wschodzące, kandydackie lub kontekstowe i nie powinny być interpretowane jako ustanowione zamienniki dla podjęzykowego HVM. Wyników uzyskanych przy użyciu jednej modalności pomiarowej nie należy ekstrapolować bezpośrednio na inną bez walidacji dopasowanej do danej domeny. Skróty: HVM, handheld vital microscopy; ICU, oddział intensywnej terapii (OIT); IDF, incident dark field; MFI, microvascular flow index; NIRS, near-infrared spectroscopy; OPS, orthogonal polarization spectral; PPV, proportion of perfused vessels; PVD, perfused vessel density; SDF, sidestream dark field; TVD, total vessel density.

Od wizualizacji do analizy z kontrolą jakości
Zalecenia konsensusowe ustandaryzowały wybór miejsca badania, akwizycję obrazów oraz raportowanie zmiennych HVM związanych z gęstością i przepływem5,6. Kolejne wytyczne metodologiczne doprecyzowały, w jaki sposób wybór nagrania wideo i jakość obrazu wpływają na analizę ilościową8,9. Narzędzia zautomatyzowane, takie jak MicroTools, pozwalają na ilościowe określenie gęstości naczyń włosowatych i prędkości krwinek czerwonych przy jednoczesnym zmniejszeniu nakładu pracy ręcznej33. Choć automatyzacja zwiększa wydajność analityczną, nie eliminuje ona potrzeby stosowania filtrów jakościowych (quality gating), testowania zgodności z oceną ekspercką oraz ewaluacji w rzeczywistych warunkach przy łóżku pacjenta.

W badaniach HVM najczęściej raportowanymi zmiennymi są całkowita gęstość naczyń (TVD), gęstość naczyń perfundowanych (PVD), proporcja naczyń perfundowanych (PPV), półilościowy indeks przepływu mikronaczyniowego (MFI) oraz wskaźniki przestrzennej heterogeniczności przepływu5,6. TVD i PVD określają odpowiednio długość naczyń widocznych oraz perfundowanych na jednostkę powierzchni obrazu. PPV reprezentuje proporcję naczyń widocznych sklasyfikowanych jako perfundowane, natomiast MFI ocenia dominujący przepływ w zdefiniowanych obszarach obrazu i nie powinien być interpretowany jako bezwzględna miara prędkości erytrocytów. Wskaźniki heterogeniczności podsumowują przestrzenną nierównomierność rozkładu przepływu w polach obrazowania. W raportach należy uprzednio określić miejsce anatomiczne, warstwy wielkości naczyń i progi średnic, liczbę oraz czas trwania klipów wideo, kryteria wyboru i jakości klipów, wersję oprogramowania oraz informację, czy analiza obrazu była wykonywana ręcznie, półautomatycznie czy automatycznie5,6,8,9. Nie należy zakładać, że wartości uzyskane przy użyciu różnych urządzeń, algorytmów analitycznych, progów wielkości naczyń lub kryteriów jakości są zamienne.

Zaproponowane przez autora ramy modularne
Opisane poniżej ramy zostały zaproponowane przez autora i w części opierają się na ujawnionym przez niego patencie. Ich celem jest uporządkowanie pytań dotyczących rozwoju i walidacji, a nie sugerowanie wyższości, kompletności czy gotowości klinicznej. Praktyczny system monitorowania nie musi zaczynać jako pojedyncze, zintegrowane urządzenie. Zamiast tego jego główne funkcje mogą być opracowywane jako oddzielne moduły, obejmujące akwizycję sygnału, stabilizację interfejsu śluzowego, ocenę jakości sygnału, przetwarzanie danych oraz raportowanie przy łóżku pacjenta. Takie podejście modularne pozwala na niezależną ocenę każdej funkcji przed integracją systemu, która wprowadza dodatkowe źródła błędów. Zaproponowana przez autora architektura została podsumowana na Rysunku 1.

figure-protocol-1
Rycina 1. Zaproponowana przez autora modułowa architektura sensoryczna do przyłóżkowego monitorowania mikrokrążenia podjęzykowego. Koncepcyjna modułowa architektura sensoryczna przedstawiająca detekcję optyczną, detekcję opartą na regionalnym efekcie Dopplera, kontrolę wydzielin i pozycjonowanie sondy, przetwarzanie wbudowane i bramkowanie jakości, bezprzewodowy transfer danych oraz wyjścia przyłóżkowe. Strzałki wskazują powiązania funkcjonalne i nie implikują zwalidowanej szeregowej ścieżki sygnału. Schemat nie jest narysowany w skali i nie reprezentuje klinicznie zwalidowanego urządzenia typu all-in-one. Struktura ta opiera się częściowo na ujawnionym patencie, który jest cytowany wyłącznie jako ilustracyjny przykład projektu, a nie jako dowód wydajności lub ważności klinicznej34. Kliknij tutaj, aby wyświetlić większą wersję tej ryciny.

Jeden publicznie ujawniony patent opisuje oświetlenie w bliskiej podczerwieni, obrazowanie oparte na kamerze, sondę ultradźwiękową, usuwanie śliny, przetwarzanie wbudowane, transmisję bezprzewodową oraz wyświetlacz terminalny34. Patent ten jest przytoczony wyłącznie jako przykładowy wzorzec konstrukcyjny i nie jest przedstawiany jako dowód na ważność analityczną, bezpieczeństwo, wykonalność, gotowość regulacyjną, korzyść terapeutyczną ani skuteczność kliniczną.

W ramach tych założeń teoretycznych obrazowanie kamerą bliskiej podczerwieni byłoby oceniane jako sygnał wejściowy z naczyń powierzchownych, a nie jako zamiennik HVM lub miara natlenienia tkanek. Podobnie, komponent ultrasonograficzny najprawdopodobniej dostarczałby regionalnego sygnału naczyniowego, a nie bezpośredniego pomiaru prędkości erytrocytów w kapilarach. Interpretacja takich sygnałów zależałaby od głębokości próbkowania, sprzężenia akustycznego, ruchu tkanek, kąta insonacji, definicji wyjścia oraz rejestracji przestrzennej względem pola optycznego.

Testy powinny rozpocząć się na poziomie poszczególnych modułów. Ocena optyczna wymagałaby wyznaczenia punktów końcowych dotyczących kontrastu naczyń, stabilności oświetlenia, powtarzalności pola widzenia oraz odporności na artefakty związane z obecnością śliny i naciskiem. Ocena komponentów związanych z prędkością wymagałaby zdefiniowanej objętości próbkowania, stabilnych jednostek pomiarowych, oceny czułości kątowej i stosunku sygnału do szumu oraz porównania z odpowiednim skalibrowanym wzorcem przepływu. Moduły interfejsu i raportowania wymagałyby oddzielnej oceny kontroli wydzielania, nacisku stykowego, komfortu użytkownika, ryzyka kontaminacji, opóźnienia w przetwarzaniu, synchronizacji, utraty danych oraz sposobu prezentacji informacji o jakości.

Przebieg pracy przy łóżku pacjenta i raport minimalny
Zaproponowany przebieg pracy przedstawiony na Rysunku 2 składa się z czterech etapów. Akwizycja służy do uzyskania zamierzonego sygnału optycznego oraz, jeśli są dostępne, regionalnych danych wejściowych dotyczących natlenienia, pochodzących z pomiarów Dopplera lub skalibrowanych. Stabilizacja i kontrola jakości pozwalają na identyfikację śliny, rozmycia, ucisku tkanek, pęcherzyków powietrza, ruchu oraz niewystarczającego oświetlenia. Do analizy przekazywane są wyłącznie sygnały spełniające określone kryteria jakości. Raportowanie przedstawia następnie wynik pomiaru, jego trend czasowy oraz jednoznaczny komunikat o niepewności pomiaru lub błędzie akwizycji.

figure-protocol-2
Rycina 2. Zaproponowany przez autorów schemat pracy przy łóżku pacjenta w celu monitorowania mikrokrążenia podjęzykowego. Zaproponowany czteroetapowy schemat łączący akwizycję, stabilizację i kontrolę jakości, analizę ilościową oraz raportowanie i integrację. Opcjonalne wejście skalibrowanego natlenienia jest przedstawione jako wejście uzupełniające i nie jest uznawane za wymagający element podstawowej architektury czujników. Wyświetlone wyniki reprezentują potencjalne kategorie pomiarów, a nie zwalidowane wskaźniki diagnostyczne. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.

Wstępny raport przyłóżkowy powinien być celowo zwięzły. Rozsądny zestaw początkowy obejmuje jeden pomiar związany z gęstością, jeden pomiar perfuzji lub wzorca przepływu (w przypadku, gdy przepływ jest możliwy do rozdzielenia), szacunkową prędkość regionalną wyłącznie wtedy, gdy jej interpretacja została zwalidowana, proporcję zaakceptowanych danych, przyczynę każdego nieudanego procesu akwizycji oraz trend wewnątrzpacjencki z zapisem czasu. Wczesne badania powinny kłaść nacisk na zmiany u tego samego pacjenta, zamiast stosować uniwersalne progi dla różnych urządzeń lub populacji pacjentów.

Wyniki pomiarów powinny pozostać odrębne od zaleceń terapeutycznych. Nieprawidłowy pomiar powinien w pierwszej kolejności skłonić do potwierdzenia jakości sygnału i powtórnego przeprowadzenia akwizycji, jeśli jest to możliwe. Jeśli nieprawidłowość utrzymuje się, może to być wskazaniem do ponownej oceny hemodynamicznej układu krążenia, aktualnej dawki leków wazoaktywnych, stężenia hemoglobiny, natlenienia, temperatury, wentylacji oraz potencjalnych artefaktów miejscowych. Nie powinno to automatycznie wyzwalać podawania płynów ani zmian w terapii wazoaktywnej.

Wskaźniki wydajności i rozważania statystyczne
Punkty końcowe opisane poniżej są proponowane do przyszłej ewaluacji i nie powinny być interpretowane jako zwalidowane progi akceptacji. Badania morfologiczne mogą oceniać gęstość naczyń widocznych lub perfundowanych, rozkład szerokości naczyń, ciągłość segmentów oraz heterogeniczność przestrzenną. Badania przepływu mogą oceniać zdefiniowane kategorie przepływu, skalibrowaną prędkość na podstawie obrazu lub jasno określone parametry zastępcze pochodne z Dopplera. Punkty końcowe dotyczące natlenienia są odpowiednie tylko w przypadku włączenia skalibrowanego komponentu wielospektralnego lub NIRS. We wszystkich obszarach pomiarowych raportowanie jakości powinno obejmować proporcję danych użytecznych, przyczyny odrzucenia danych, czas akwizycji, oznaczenia artefaktów oraz brakujące segmenty lub segmenty, których nie można zarejestrować przestrzennie.

Analiza niezawodności wymaga uprzedniego określenia jednostki analizy. Klatki i segmenty naczyń są zagnieżdżone w ramach akwizycji, a powtarzane akwizycje są zagnieżdżone w ramach uczestników; zatem traktowanie wszystkich obserwacji jako niezależnych prowadziłoby do sztucznie zawężonych szacunków niepewności. Model współczynnika korelacji wewnątrzklasowej, definicja zgodności oraz struktura oceniających powinny zostać określone z wyprzedzeniem. Wewnątrzpodmiotuowe współczynniki zmienności, błąd test–retest oraz granice zgodności Bland–Altmana powinny być szacowane przy użyciu metod uwzględniających powtarzane obserwacje u każdego uczestnika. Najmniejsza wykrywalna zmiana kwantyfikuje błąd pomiaru i nie powinna być interpretowana jako zmiana istotna klinicznie, chyba że odpowiedni próg kliniczny został ustalony niezależnie.

Porównania referencyjne powinny być dopasowane do konkretnego sygnału poddanego ocenie. Wyniki dotyczące morfologii i wzorców przepływu można porównać z analizami HVM zweryfikowanymi przez ekspertów lub adnotacjami konsensualnymi. Szacunki prędkości wymagają zastosowania fantomów przepływu, kontrolowanych metod referencyjnych Dopplera lub skalibrowanego śledzenia opartego na obrazach. Pomiary natlenienia wymagają odpowiedniego protokołu natlenienia tkanek z kontrolowaną perturbacją fizjologiczną. Opcjonalne pomiary gazów tkankowych wymagają odpowiedniego punktu odniesienia dla napięcia gazów. Moduły transferu danych i raportowania powinny zostać dodatkowo ocenione pod kątem spójności znaczników czasu, kontroli dostępu, utraty danych, możliwości audytu oraz interoperacyjności. Zaproponowane porównania referencyjne i kwestie interpretacyjne zostały podsumowane w Tabeli 2.

Zaproponowany przez autora moduł i główna funkcjaObecna zasada lub ograniczenieKwestie projektoweKandydackie wyniki do raportowaniaKontrola jakości i bezpieczeństwaPunkty końcowe walidacji i powtarzalnościDopasowany do dziedziny punkt odniesienia i ostrzeżenia dotyczące interpretacji
Obrazowanie naczyń powierzchownych (morfologia i gęstość)Ręczna mikroskopia witalna (HVM) bezpośrednio wizualizuje wypełnione erytrocytami mikronaczynia, ale jest wrażliwa na nacisk sondy, ruch, ślinę, pęcherzyki powietrza, ostrość i oświetlenie. Obrazowanie refleksyjne w bliskiej podczerwieni oparte na kamerze pozostaje kandydackim podejściem do naczyń powierzchownych.Kontrolowane oświetlenie, powtarzalne pole widzenia, wsparcie pozycjonowania, wyraźne bramkowanie jakości oraz rejestracja przestrzenna tylko w przypadku planowanej fuzji multimodalnej.Gęstość naczyń widocznych; gęstość naczyń perfundowanych tylko w przypadku bezpośrednio rozdzielonego przepływu; rozkład szerokości naczyń; ciągłość segmentów; heterogeniczność przestrzenna.Ostrość, oświetlenie, ruch, kompresja, obciążenie wydzielinami, proporcja zaakceptowanych danych oraz brakujące segmenty lub segmenty, których nie można zarejestrować przestrzennie.Rozdzielczość optyczna; stabilność oświetlenia; powtarzalność pola widzenia; błąd rejestracji w przypadku planowanej fuzji multimodalnej; zgodność z HVM sprawdzoną przez eksperta; odporność na artefakty oraz wskaźnik niepowodzeń akwizycji.HVM sprawdzona przez eksperta lub adnotacja konsensusowa. Powiązania ustanowione za pomocą HVM nie powinny być ekstrapolowane do obrazowania refleksyjnego w bliskiej podczerwieni bez niezależnej walidacji konstruktu i kryterium.
Regionalne detekowanie metodą Dopplera (przepływ i prędkość)Regionalne detekowanie Dopplera jest kandydackim parametrem wejściowym związanym z prędkością, a nie ustanowionym pomiarem mikrokrążenia podjęzykowego, i jest ono zależne od kąta insonacji, głębokości próbkowania, sprzężenia akustycznego i ruchu.Zstandaryzowana geometria sondy, metadane dotyczące kąta i głębokości, zsynchronizowana akwizycja oraz widoczna informacja zwrotna o jakości sygnału.Regionalny parametr zastępczy związany z prędkością; zmienne związane z pulsacyjnością; zmienność czasowa.Poprawność kąta i głębokości, stosunek sygnału do szumu, jakość sprzężenia, flaga ruchu, kompletność widmowa i błąd synchronizacji.Liniowość fantoma przepływu; czułość na kąt; stabilność głębokości próbkowania; zgodność z kontrolowanym Dopplerem lub skalibrowanymi referencjami prędkości opartymi na obrazach; wydajność synchronizacji oraz wskaźnik niepowodzeń akwizycji.Skalibrowany fantom przepływu, referencyjna metoda Dopplera lub skalibrowana metoda prędkości oparta na obrazach. Sygnały regionalnego Dopplera należy interpretować jako regionalne i zależne od głębokości, a nie jako bezpośrednie miary prędkości erytrocytów w naczyniach włosowatych.
Opcjonalny skalibrowany moduł oksygenacji (oksygenacja)Spektroskopia w bliskiej podczerwieni (NIRS) dostarcza sygnałów związanych z oksygenacją uśrednionych objętościowo, ale jest zależna od głębokości próbkowania, właściwości optycznych tkanki, nacisku sondy, światła otoczenia i kalibracji urządzenia. Poszczególne mikronaczynia nie są rozdzielone.Opcjonalny skalibrowany moduł wielospektralny lub NIRS utrzymywany analitycznie oddzielnie od obrazowania refleksyjnego opartego na kamerze.Wartość związana z oksygenacją tkankową; nachylenie krzywej powrotu lub pole powrotu podczas kontrolowanej perturbacji fizjologicznej; trend wewnątrzpacjenta.Sprzężenie optyczne, kontrola światła otoczenia, flaga nacisku, status kalibracji, dryft sygnału i wiarygodność fizjologiczna.Kalibracja fantomem optycznym; kontrolowana perturbacja fizjologiczna; zgodność z odpowiednią referencyjną metodą oksygenacji tkankowej; czas odpowiedzi; dryft sygnału oraz stabilność kalibracji.Referencyjny protokół oksygenacji tkankowej lub uznana perturbacja fizjologiczna. Pomiary oksygenacji są komplementarne i nie powinny być interpretowane jako bezpośrednie miary morfologii naczyń włosowatych lub przepływu komórek krwi.
Stabilizacja interfejsu błony śluzowej i akwizycja (jakość danych i bezpieczeństwo)Kontakt sondy z ręki, zmienny wybór miejsca, wydzieliny z jamy ustnej i niekontrolowany nacisk mogą powodować kompresję tkanek, ruch, zanieczyszczenie i artefakty powtarzalności.Kontrola wydzielin, atraumatyczny interfejs kontaktu, wsparcie pozycjonowania i nacisku, wybór miejsca kierowany anatomią, komunikaty o ponownym przeprowadzeniu akwizycji oraz zwalidowane bariery jednorazowego użytku lub zwalidowane procedury czyszczenia i dezynfekcji.Proporcja zaakceptowanych danych; czas trwania akwizycji; przyczyna niepowodzenia akwizycji; wskaźnik nacisku kontaktu; obciążenie wydzielinami; identyfikator miejsca.Potwierdzenie nacisku i miejsca, ocena urazu błony śluzowej, status dostępu do jamy ustnej, integralność bariery oraz status kontroli zanieczyszczeń.Wydajność danych użytecznych; czas do uzyskania akceptowalnej akwizycji; komfort użytkownika; niepożądane zdarzenia związane z błoną śluzową; walidacja czyszczenia lub dezynfekcji; testowanie zanieczyszczeń krzyżowych; powtarzalność ponownej akwizycji w tym samym miejscu oraz ocena krzywej uczenia się.Zstandardyzowany protokół akwizycji HVM lub inny określony standard akwizycji. Poprawa jakości i bezpieczeństwa akwizycji powinna zostać wykazana, a nie założona.
Wbudowana analityka i bramkowanie jakości (przetwarzanie i niepewność)Analiza offline lub półautomatyczna może być opóźniona i zależna od subiektywnego wyboru klipów, wyboru algorytmu i nietransparentnego wykluczania danych.Przetwarzanie na urządzeniu lub krawędziowe z wyraźnymi bramkami jakości, widocznymi powodami odrzucenia, modułowymi algorytmami, wyświetlaniem niepewności, kontrolą wersji i możliwym do audytu zapisem.Zatwierdzone jakościowo pomiary fizjologiczne; ułamki danych zaakceptowanych i odrzuconych; wskaźnik niepewności; powód odrzucenia; wersja algorytmu.Określone progi jakości, flaga niepowodzenia, obsługa brakujących danych, logowanie nadpisania, śledzenie wersji oraz flaga danych spoza rozkładu (out-of-distribution) w przypadku użycia sztucznej inteligencji.Zgodność z ekspertem lub referencją specyficzną dla dziedziny; czułość i swoistość dla nieakceptowalnych danych przy określonych progach; opóźnienie przetwarzania; odporność na artefakty; analiza trybów awarii; spójność reanalizy; stabilność kalibracji oraz porównywalność wersji oprogramowania.HVM sprawdzona przez eksperta, adnotowane zbiory danych lub inne referencyjne standardy specyficzne dla dziedziny. Szybsze obliczenia same w sobie nie ustanawiają ważności analitycznej ani gotowości klinicznej.
Raportowanie, interoperacyjność i cyberbezpieczeństwo (integracja procesu pracy)Ręczny eksport danych i opóźniona dokumentacja mogą prowadzić do izolowanych wartości, niekompletnych metadanych, niespójnych jednostek i ograniczonej identyfikowalności.Ustrukturyzowany raport przy łóżku pacjenta z trendami opatrzonymi znacznikami czasu, wskaźnikami jakości i niepewności przy każdej wartości, zstandardyzowanym eksportem danych, kontrolowanym dostępem, szyfrowaniem i ścieżką audytu.Wartość bieżąca; określony pomiar bazowy lub referencyjny; bezwzględna i względna zmiana wewnątrzpacjenta; czas od poprzedniego pomiaru; flaga jakości; wskaźnik niepewności; powód niepowodzenia akwizycji; ustrukturyzowany eksport danych.Integralność znaczników czasu, kompletność jednostek i metadanych, testowanie utraty danych, szyfrowanie, kontrola dostępu, możliwość audytu i walidacja eksportu.Opóźnienie end-to-end; dokładność eksportu; integralność danych; interoperacyjność; testy czynników ludzkich; spójność wyświetlania na różnych urządzeniach lub w różnych ośrodkach; testy zrozumienia przez użytkownika.Wymagania systemów informacji klinicznej i czynników ludzkich. Raportowanie powinno wspierać ustrukturyzowaną ponowną ocenę i dokumentację, a nie autonomiczne rekomendacje terapeutyczne.
Zintegrowany proces pracy przy łóżku pacjenta (użyteczność kliniczna i bezpieczeństwo)Istotność fizjologiczna i powiązanie prognostyczne nie ustanawiają korzyści z leczenia, a odpowiedzi na interwencje płynowe lub wazoaktywne pozostają heterogeniczne.Ścieżka nadzorowana przez klinicystę: potwierdzenie-powtórzenie-ponowna ocena, z określonymi wyzwalaczami dla powtórnego pomiaru lub ponownej oceny, zasadami eskalacji i przerwania oraz dokumentacją nadpisania decyzji przez klinicystę.Faza wczesna: ukończenie powtórnego pomiaru lub ponownej oceny, zmiany w zarządzaniu, określone potencjalnie niewłaściwe interwencje, odchylenia od protokołu i niepożądane zdarzenia związane z urządzeniem. Faza późniejsza: wyniki zorientowane na pacjenta.Przestrzeganie protokołu, ukończenie powtórnych pomiarów, powody nadpisania przez klinicystę, odchylenia od protokołu, nadzór nad zdarzeniami niepożądanymi i kompletność danych.Prospektywne badania wykonalności i czynników ludzkich, po których – jeśli jest to uzasadnione – następuje porównawcza ocena wyzwalana decyzją; wierność procesu pracy; efekty szkolenia; powtarzalność w grupach pacjentów i scenariuszach awarii oraz określone kryteria progresji.Standardowa opieka lub standardowa ocena hemodynamiczna. Żaden próg leczenia ani deklaracja dotycząca wyników nie jest uzasadniona do czasu wykazania prospektywnej użyteczności klinicznej i bezpieczeństwa.

Tabela 2: Zaproponowane przez autorów modularne ramy rozwoju i walidacji przyłóżkowego monitorowania mikrokrążenia podjęzykowego. Tabela podsumowuje zaproponowane przez autorów moduły monitorowania, aktualne zasady pomiarowe lub ograniczenia, kwestie projektowe, potencjalne wyniki do raportowania, kontrole jakości i bezpieczeństwa, punkty końcowe walidacji i powtarzalności oraz dopasowane domenowo metody referencyjne wraz z zastrzeżeniami dotyczącymi interpretacji. Ramy te rozróżniają uznane zasady pomiarowe od komponentów zaproponowanych przez autorów oraz oddzielają wczesne wyniki techniczne, procesowe i bezpieczeństwa od późniejszej oceny użyteczności klinicznej. Ramy te mają charakter koncepcyjny i nie zostały zwalidowane klinicznie. Uwaga. Zaproponowane przez autorów ramy nie zostały zwalidowane klinicznie. Ujawniony patent jest cytowany wyłącznie jako przykładowy projekt i nie stanowi dowodu analitycznej poprawności, bezpieczeństwa, wykonalności, gotowości regulacyjnej ani skuteczności klinicznej. Wszystkie potencjalne wyniki, oceny jakości i bezpieczeństwa, punkty końcowe walidacji, cele powtarzalności oraz kryteria progresji wymagają oceny empirycznej. Analizy niezawodności powinny uprzednio określać jednostkę analizy i uwzględniać obserwacje zagnieżdżone i powtarzane. Skróty: HVM, handheld vital microscopy; ICC, intraclass correlation coefficient; NIRS, near-infrared spectroscopy.

Walidacja i powtarzalność
Zaproponowana ścieżka adaptuje uznane zasady weryfikacji, walidacji analitycznej oraz walidacji klinicznej35. Pierwszy etap obejmowałby weryfikację rozdzielczości optycznej, stabilności oświetlenia, stosunku sygnału do szumu, czułości na kąt Dopplera, błędu rejestracji, opóźnienia przetwarzania, wydajności baterii, integralności danych oraz odpowiedniego bezpieczeństwa elektrycznego i akustycznego. Drugi etap służyłby ocenie czasu akwizycji, komfortu użytkownika, kontroli wydzielin, przyczyn niepowodzeń akwizycji oraz powtarzalności wewnątrz- i międzyoperatorowej w badaniach symulacyjnych lub kontrolowanych badaniach z udziałem ochotników. Etapowa ścieżka walidacji została podsumowana na Rysunku 3.

figure-protocol-3
Rysunek 3. Proponowana przez autorów etapowa ścieżka walidacji dla przyłóżkowego monitorowania mikrokrążenia podjęzykowego. Koncepcyjna ścieżka walidacji przebiegająca od testów laboratoryjnych i na fantomach oraz testów powtarzalności w kontrolowanych warunkach, przez walidację analityczną dopasowaną do dziedziny, wykonalność i użyteczność na oddziale intensywnej terapii, aż po prospektywną ocenę użyteczności klinicznej i bezpieczeństwa. Wybrane punkty końcowe podano jako przykłady ilustracyjne i nie stanowią one wyczerpującej listy kontrolnej walidacji. Skróty: ICU, oddział intensywnej terapii. Kliknij tutaj, aby wyświetlić większą wersję tego rysunku.

Trzeci etap pozwoli określić, czy każdy wynik pomiaru jest zgodny z odpowiednią metodą referencyjną i czy reaguje w oczekiwany sposób podczas kontrolowanych zmian fizjologicznych. W tym kontekście błąd systematyczny, granice zgodności, heteroscedastyczność, powtarzalność oraz wskaźniki awaryjności są bardziej informacyjne niż sama korelacja. Dowody uzyskane przy użyciu HVM nie powinny być automatycznie przenoszone na obrazowanie kamerą w bliskiej podczerwieni, NIRS lub sygnały pochodne Dopplera.

Czwarty etap służyłby do oceny wykonalności w oddziale intensywnej terapii, w tym oceny wydajności podczas wentylacji mechanicznej, w przypadku obrzęków, wstrząsu, ograniczonego dostępu do jamy ustnej, nadmiernej ilości wydzieliny oraz ruchów pacjenta. Nieudane próby pozyskania obrazów oraz niepożądane zdarzenia błon śluzowych powinny zostać zaraportowane, a nie wykluczone z analiz wydajności. Piąty etap służyłby do oceny użyteczności klinicznej i bezpieczeństwa. Wstępne badania mogą skupić się na wynikach procesu, nieprawidłowych interwencjach i zdarzeniach związanych z urządzeniem, zanim większe badania ocenią wyniki zorientowane na pacjenta. Kryteria progresji powinny zostać określone przed analizą danych.

W przypadku wykorzystania sztucznej inteligencji (AI) do akceptowania lub odrzucania akwizycji, ekstrakcji zmiennych lub generowania wyników skierowanych do klinicystów, wczesne badania powinny jasno opisywać zamierzoną rolę systemu AI, jego dane wejściowe i wyjściowe, przewidziane środowisko kliniczne, stopień interakcji z człowiekiem oraz znane tryby awarii36. Podobnie badania oceniające interwencje wyzwalane przez AI lub urządzenia powinny opisywać mechanizmy nadzoru ludzkiego i wyjaśniać, w jaki sposób wyniki systemu zostały przełożone na działania kliniczne37.

Potencjalne zastosowania kliniczne
Najbardziej prawdopodobnym zastosowaniem w najbliższym czasie jest celowa ponowna ocena w sytuacjach, gdy systemowe zmienne hemodynamiczne i perfuzja tkankowa wydają się być rozbieżne. W przypadku wstrząsu septycznego wielokrotne pomiary podjęzykowe mogą pomóc w charakterystyce trwałych zaburzeń perfuzji po przywróceniu ciśnienia tętniczego. Odpowiedź na płynoterapię pozostaje jednak heterogeniczna, a w przypadku poszczególnych pacjentów nie należy zakładać korzystnej średniej odpowiedzi15,16. W związku z tym, przeglądy dotyczące resuscytacji kierowanej mikrokrążeniem uznają monitorowanie przyłóżkowe za obiecujące, ale niebędące jeszcze odpowiednim narzędziem do kierowania rutynowymi decyzjami terapeutycznymi17.

W przypadku urazów lub wstrząsu krwotocznego bezpośrednia ocena mikrokrążenia była badana jako uzupełnienie konwencjonalnych punktów końcowych systematycznej reanimacji21,38. Badania te nie ustanawiają zwalidowanych progów terapeutycznych. Podobnie w opiece okołooperacyjnej i intensywnej terapii kardiologicznej wielokrotne pomiary IDF były wykorzystywane do charakterystyki zmian mikrokrążenia podjęzykowego podczas rekonwalescencji pooperacyjnej po zabiegach kardiochirurgicznych26. Obecnie zastosowanie to należy uznać za eksperymentalne, a nie za ugruntowaną podstawę podejmowania decyzji klinicznych.

We wszystkich warunkach klinicznych uporczywą nieprawidłowość należy interpretować przede wszystkim jako sygnał do ponownej oceny zarówno pacjenta, jak i samego pomiaru, a nie jako samodzielną wskazanie do interwencji. Takie podejście pozwala zachować osąd kliniczny i zmniejsza ryzyko nadinterpretacji technicznie prawdopodobnego sygnału, zanim w pełni zostanie zrozumiany błąd pomiarowy oraz jego znaczenie kliniczne.

Wyzwania i kierunki przyszłych badań
Warunki panujące na oddziałach intensywnej terapii są znacznie mniej kontrolowane niż w eksperymentach laboratoryjnych czy badaniach z udziałem ochotników. Wydzieliny, ograniczony dostęp do jamy ustnej, obrzęki, ruchy pacjenta oraz zmienna siła nacisku mogą pogarszać jakość sygnału. Integracja obrazowania optycznego, sprzężenia ultradźwiękowego, oczyszczania błony śluzowej i stabilnego pozycjonowania w ramach kompaktowej sondy doustnej jest szczególnie trudna, ponieważ komponenty te mają różne wymagania fizyczne i mogą wzajemnie na siebie oddziaływać. W konsekwencji wskaźniki niepowodzeń oraz przyczyny nieudanych akwizycji są równie istotne, co średnia wydajność w przypadku pomiarów zakończonych sukcesem.

Gotowość urządzenia obejmuje również bezpieczeństwo i zarządzanie informacjami. Badania wykonalności powinny oceniać biokompatybilność z błoną śluzową, ryzyko urazów uciskowych, bariery związane z czyszczeniem lub jednorazowym użytkowaniem, kontaminację krzyżową, ekspozycję elektryczną i akustyczną oraz zgodność z praktykami kontroli zakażeń na oddziałach intensywnej terapii. Funkcje raportowania i komunikacji bezprzewodowej wymagają dodatkowo oceny szyfrowania, kontroli dostępu, integralności znaczników czasu, ścieżek audytu, odporności na utratę danych oraz bezpiecznej integracji z klinicznymi systemami informacyjnymi.

Dalszy rozwój może przebiegać zgodnie z trzema praktycznymi priorytetami. Po pierwsze, należy zachować jedynie wyniki o jasnym znaczeniu fizjologicznym i akceptowalnej powtarzalności. Po drugie, przy każdym raportowanym wyniku należy wyświetlić powody odrzucenia oraz niepewność pomiaru. Po trzecie, poszczególne moduły należy integrować dopiero po wykazaniu ich niezależnej wykonalności. Szacunki fotopletyzmograficzne oparte na kamerze zależą od oświetlenia i warunków ekstrakcji sygnału31,39, natomiast szacunki prędkości wyznaczone metodą Dopplera silnie zależą od geometrii próbkowania i kąta insonacji29,40. Ograniczenia te powinny pozostać wyraźnie zaznaczone po integracji systemu.

Sama zaawansowanie techniczne nie zapewni użyteczności klinicznej. System monitorowania może okazać się nieskuteczny, jeśli jest niewygodny, powolny, trudny w pozycjonowaniu lub problematyczny w interpretacji. I odwrotnie, ograniczony zestaw starannie zwalidowanych pomiarów może przynieść istotną wartość kliniczną, gdy ich pozyskiwanie jest szybkie, błędy są jasno zidentyfikowane, powtarzalność jest dobrze określona, a wyniki są włączone w ustrukturyzowany proces ponownej oceny.

Ograniczenia niniejszego przeglądu
W niniejszym przeglądzie zastosowano ukierunkowane wyszukiwanie literatury, w tym ukierunkowaną aktualizację przed ostatecznym złożeniem manuskryptu, zamiast protokołu przeglądu systematycznego, w związku z czym nie wszystkie istotne badania mogły zostać zidentyfikowane. Ponieważ nie przeprowadzono formalnej oceny ryzyka błędu systematycznego (risk-of-bias) ani syntezy ilościowej, przegląd nie może porównywać metod pomiarowych na podstawie zbiorczej dokładności diagnostycznej lub efektu terapeutycznego. Koncepcyjny schemat pracy uwzględnia jeden publicznie ujawniony patent jako przykładowy model integracji systemu; jednak dla tej architektury nie przedstawiono oryginalnych dowodów dotyczących wydajności, użyteczności, bezpieczeństwa, gotowości regulacyjnej ani korzyści klinicznych. Kilka zaproponowanych punktów końcowych i kryteriów progresji stanowi rekomendacje opracowane przez autorów, które wymagają walidacji empirycznej. W związku z tym niniejszy przegląd należy interpretować jako ustrukturyzowaną syntezę aktualnych podejść pomiarowych i priorytetów walidacyjnych, a nie jako dowód na kliniczną skuteczność zintegrowanego systemu monitorowania.

Wnioski

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Monitorowanie mikrokrążenia podjęzykowego rozwiązuje istotny problem konwencjonalnej oceny hemodynamicznej: przywrócenie zmiennych systemowych nie musi oznaczać powrotu perfuzji na poziomie tkankowym. Obecne i rozwijane metody monitorowania dostarczają uzupełniających, lecz niepełnych informacji na temat morfologii naczyniowej, gęstości naczyń, przepływu komórek krwi, prędkości regionalnej oraz utlenowania tkanek, a interpretacja tych pomiarów zależy zasadniczo od jakości pozyskiwania danych i odpowiedniej kontroli jakości.

Klinicznie wiarygodny system monitorowania będzie wymagał czegoś więcej niż tylko integracji wielu technologii sensorycznych. Każdy moduł pomiarowy powinien zostać poddany niezależnej weryfikacji, badaniu powtarzalności oraz walidacji analitycznej względem wzorca odniesienia odpowiedniego dla podstawowego sygnału fizycznego przed integracją z systemem. Integracja powinna nastąpić dopiero po odpowiednim scharakteryzowaniu potencjalnych trybów awarii, kwestii bezpieczeństwa, niepewności pomiarowej oraz wykonalności przepływu pracy.

Przyszłe badania prospektywne powinny określić, czy ponowna ocena oparta na pomiarach poprawia podejmowanie decyzji klinicznych bez zwiększania niepotrzebnej podaży płynów lub leczenia wazoaktywnego. Badania te powinny również ocenić bezpieczeństwo związane z urządzeniem, wykonalność w rutynowej praktyce intensywnej terapii oraz wyniki zorientowane na pacjenta. Do czasu uzyskania takich dowodów, proponowane ramy należy traktować jako ustrukturyzowaną mapę drogową dla przyszłego rozwoju i walidacji, a nie jako klinicznie zwalidowany system monitorowania lub algorytm leczenia.

Oświadczenia

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Uniwersytet Zhejiang posiada prawa własności intelektualnej do architektury monitorowania mikrokrążenia podjęzykowego omówionej w niniejszym manuskrypcie, w tym do patentu Stanów Zjednoczonych nr US 11,877,886 B2 zatytułowanego Sublingual Microcirculation Detection Device, Sublingual Microcirculation Detection System and Processing Method Thereof. Siyi Jiang jest wymienionym wynalazcą w tym patencie34. Patent ten przytoczono wyłącznie jako przykładowy projekt i nie jest on przedstawiany jako dowód analitycznej poprawności, bezpieczeństwa, wykonalności, gotowości regulacyjnej, wydajności klinicznej ani skuteczności klinicznej. Autorzy oświadczają, że nie istnieją żadne inne relacje finansowe lub osobiste, które mogłyby zostać uznane za potencjalne konflikty interesów.

Oświadczenie dotyczące sztucznej inteligencji: Podczas redakcji manuskryptu wykorzystano ChatGPT (OpenAI) w celu wsparcia edycji językowej, restrukturyzacji tekstu przygotowanego przez autorów oraz weryfikacji formatowania. Narzędzie to nie służyło jako źródło dowodów naukowych ani treści merytorycznych. Autorzy niezależnie dokonali przeglądu literatury, zweryfikowali treść naukową, bibliografię oraz informacje patentowe, sprawdzili i zatwierdzili ostateczną wersję manuskryptu oraz biorą pełną odpowiedzialność za jego treść.

Podziękowania

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Niniejsza praca była wspierana przez Podstawowy Projekt Badawczy Dobra Publicznego Prowincji Zhejiang (Projekt nr LGF22H150003). Autorzy dziękują współpracownikom z zakresu kliniki i inżynierii za przekazanie uwag dotyczących wymagań związanych z przepływem pracy przy łóżku pacjenta w zakresie monitorowania mikrokrążenia podjęzykowego.

Bibliografia

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Lundy DJ, Trzeciak S. Microcirculatory dysfunction in sepsis. Crit Care Nurs Clin North Am. 2011;23:67-77.
  2. Miranda M, Balarini M, Caixeta D, Bouskela E. Microcirculatory dysfunction in sepsis: pathophysiology, clinical monitoring, and potential therapies. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 2016;311:H24-H35.
  3. González R, Urbano J, López-Herce J. Resuscitating the macro- vs. microcirculation in septic shock. Curr Opin Pediatr. 2024;36:274-281.
  4. Ince C. Hemodynamic coherence and the rationale for monitoring the microcirculation. Crit Care. 2015;19(Suppl 3):S8.
  5. De Backer D, et al. How to evaluate the microcirculation: report of a round table conference. Crit Care. 2007;11:R101.
  6. Ince C, et al. Second consensus on the assessment of sublingual microcirculation in critically ill patients: results from a task force of the European Society of Intensive Care Medicine. Intensive Care Med. 2018;44:281-299.
  7. Dilken O, Ergin B, Ince C. Assessment of sublingual microcirculation in critically ill patients: consensus and debate. Ann Transl Med. 2020;8:793.
  8. Massey MJ, Shapiro NI. A guide to human in vivo microcirculatory flow image analysis. Crit Care. 2016;20:35.
  9. Massey MJ, et al. The microcirculation image quality score: development and preliminary evaluation of a proposed approach to grading quality of image acquisition for bedside videomicroscopy. J Crit Care. 2013;28:913-917.
  10. Damiani E, et al. Impact of microcirculatory video quality on the evaluation of sublingual microcirculation in critically ill patients. J Clin Monit Comput. 2017;31:981-988.
  11. Pan P, et al. Role of combining peripheral with sublingual perfusion on evaluating microcirculation and predicting prognosis in patients with septic shock. Chin Med J (Engl). 2018;131:1158-1166.
  12. Hernandez G, et al. Severe abnormalities in microvascular perfused vessel density are associated to organ dysfunction and mortality and can be predicted by hyperlactatemia and norepinephrine requirements in septic shock patients. J Crit Care. 2013;28:538.e9-538.e14.
  13. Bruno RR, et al. Sublingual microcirculatory assessment on admission independently predicts the outcome of old intensive care patients suffering from shock. Sci Rep. 2024;14:25668.
  14. Bruno RR, et al. Direct assessment of microcirculation in shock: a randomized controlled multicenter study. Intensive Care Med. 2023;49:645-655.
  15. Cusack R, O'Neill S, Martin-Loeches I. Effects of fluids on the sublingual microcirculation in sepsis. J Clin Med. 2022;11:7277.
  16. Dubin A. Effects of fluids on sublingual microcirculation: a point-of-view review. Ann Intensive Care. 2025;15:178.
  17. Damiani E, et al. Microcirculation-guided resuscitation in sepsis: the next frontier? Front Med (Lausanne). 2023;10:1212321.
  18. Güven G, et al. Morphologic mapping of the sublingual microcirculation in healthy volunteers. J Vasc Res. 2022;59:199-208.
  19. Uz Z, et al. Identifying a sublingual triangle as the ideal site for assessment of sublingual microcirculation. J Clin Monit Comput. 2023;37:639-649.
  20. Wadowski PP, et al. Sublingual functional capillary rarefaction in chronic heart failure. Eur J Clin Invest. 2018;48:e12869.
  21. Palágyi P, et al. Monitoring microcirculatory blood flow with a new sublingual tonometer in a porcine model of hemorrhagic shock. Biomed Res Int. 2015;2015:847152.
  22. Hessler M, et al. Monitoring of conjunctival microcirculation reflects sublingual microcirculation in ovine septic and hemorrhagic shock. Shock. 2019;51:479-486.
  23. Kanoore Edul VS, et al. Dissociation between sublingual and gut microcirculation in the response to a fluid challenge in postoperative patients with abdominal sepsis. Ann Intensive Care. 2014;4:39.
  24. Groner W, et al. Orthogonal polarization spectral imaging: a new method for study of the microcirculation. Nat Med. 1999;5:1209-1212.
  25. Goedhart PT, et al. Sidestream dark field imaging: a novel stroboscopic LED ring-based imaging modality for clinical assessment of the microcirculation. Opt Express. 2007;15:15101-15114.
  26. Uz Z, et al. Recruitment of sublingual microcirculation using handheld incident dark field imaging as a routine measurement tool during the postoperative de-escalation phase: a pilot study in post-ICU cardiac surgery patients. Perioper Med (Lond). 2018;7:18.
  27. Marin T, Moore J. Understanding near-infrared spectroscopy: an update. Crit Care Nurs Clin North Am. 2024;36:41-50.
  28. Steenhaut K, et al. Evaluation of different near-infrared spectroscopy technologies for assessment of tissue oxygen saturation during a vascular occlusion test. J Clin Monit Comput. 2017;31:1151-1158.
  29. Do Amaral Tafner PF, et al. Recent advances in bedside microcirculation assessment in critically ill patients. Rev Bras Ter Intensiva. 2017;29:238-247.
  30. Heeman W, Steenbergen W, van Dam GM, Boerma EC. Clinical applications of laser speckle contrast imaging: a review. J Biomed Opt. 2019;24:080901.
  31. Uribe Acevedo R, et al. Non-invasive assessment of sublingual microcirculation using flow derived from green light PPG: evaluation and reference values. J Biomed Opt. 2024;29:017001.
  32. Mari A, et al. Transcutaneous PCO₂ monitoring in critically ill patients: update and perspectives. J Thorac Dis. 2019;11(Suppl 11):S1558-S1567.
  33. Hilty MP, et al. MicroTools enables automated quantification of capillary density and red blood cell velocity in handheld vital microscopy. Commun Biol. 2019;2:217.
  34. Jiang S, Zheng Y, Li C, inventors; Zhejiang University, assignee. Sublingual microcirculation detection device, sublingual microcirculation detection system and processing method thereof. United States patent US 11,877,886 B2. January 23, 2024.
  35. Goldsack JC, et al. Verification, analytical validation, and clinical validation (V3): the foundation of determining fit-for-purpose for Biometric Monitoring Technologies (BioMeTs). NPJ Digit Med. 2020;3:55.
  36. Vasey B, et al. Reporting guideline for the early-stage clinical evaluation of decision support systems driven by artificial intelligence: DECIDE-AI. Nat Med. 2022;28:924-933.
  37. Liu X, et al. Reporting guidelines for clinical trial reports for interventions involving artificial intelligence: the CONSORT-AI extension. Nat Med. 2020;26:1364-1374.
  38. Lee YLL, et al. Evaluation of microvascular perfusion and resuscitation after severe injury. Am Surg. 2015;81:1272-1278.
  39. Verkruysse W, Svaasand LO, Nelson JS. Remote plethysmographic imaging using ambient light. Opt Express. 2008;16:21434-21445.
  40. Saad AA, Loupas T, Shapiro LG. Computer vision approach for ultrasound Doppler angle estimation. J Digit Imaging. 2009;22:681-688.

Przedruki i uprawnienia

Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE

Poproś o pozwolenie

Tagi

MedicinemicrocirculationSublingual RegionMultimodal TechniquesNear Infrared SpectroscopyDoppler UltrasonographyArtificial Intelligence

Powiązane artykuły