Dieser Überblick untersucht aktuelle Methoden zur bettseitigen Überwachung der sublingualen Mikrozirkulation und betont dabei die Qualität der Aufnahme, standardisierte Berichterstattung, Validierung und klinische Übertragbarkeit. Er unterscheidet zwischen etablierten Befunden und vom Autor vorgeschlagenen Konzepten und skizziert praktische Prioritäten für Reproduzierbarkeit, Sicherheit und zukünftige klinische Bewertung.
Übersichtsartikel
Aktuelle Methoden, Qualitätskontrolle und translationale Perspektiven für das sublinguale Monitoring der Mikrozirkulation am Krankenbett bei kritisch Kranken
* These authors contributed equally
In diesem Artikel
Zusammenfassung
Zusammenfassung
Mikrozirkulatorische Störungen können nach der Wiederherstellung des Blutdrucks, des Herzzeitvolumens und anderer systemischer hämodynamischer Zielgrößen bei schwer kranken Patienten fortbestehen. Die sublinguale Mukosa bietet einen leicht zugänglichen Ort für die wiederholte bettseitige Beurteilung der Mikrozirkulation, doch die routinemäßige klinische Anwendung bleibt durch Artefakte bei der Aufnahme, Abhängigkeit vom Untersucher, hohen Aufwand bei der Bildanalyse, variable Messqualität sowie unklare Zusammenhänge mit therapeutischen Entscheidungen begrenzt. Diese narrative Übersichtsarbeit verfolgt das Ziel, aktuelle Methoden zur bettseitigen Überwachung der sublingualen Mikrozirkulation zu untersuchen, ihre Stärken und Schwächen zu bewerten und praktische Prioritäten für die Umsetzung in die routinemäßige klinische Praxis aufzuzeigen. Die Arbeit fasst etablierte und neu entwickelte Messverfahren zur Beurteilung der vaskulären Morphologie, Gefäßdichte, Durchflussmuster von Blutzellen, regionale geschwindigkeitsbezogene Signale, Gewebeoxygenierung und Datenqualität zusammen und betont, dass diese komplementären Messungen nicht austauschbar sind und einer strengen Qualitätskontrolle bedürfen. Außerdem werden standardisierte Aspekte der Datenaufnahme und -berichterstattung, Leistungskennzahlen, Testverfahren zur Wiederholbarkeit, analytische Validierung sowie Benchmark-Vergleiche beschrieben, die für unterschiedliche Messbereiche geeignet sind. Abschließend wird ein vom Autor vorgeschlagener modularer Arbeitsablauf dargestellt, um einen strukturierten Rahmen für Erfassung, Qualitätskontrolle, Datenverarbeitung und bettseitige Berichterstattung zu veranschaulichen. Dieses konzeptionelle Gerüst soll zukünftige technische Entwicklungen und klinische Validierungen leiten und stellt weder ein klinisch validiertes Gerät, noch ein diagnostisches System oder einen therapeutischen Algorithmus dar.
Einleitung
Die Schockreanimation wird üblicherweise anhand von Blutdruck, Herzzeitvolumen, Laktat und anderen systemischen Variablen gesteuert. Obwohl diese Parameter unverzichtbar sind, zeigen sie nicht immer zuverlässig an, ob das Blut effektiv bis in die einzelnen Kapillarbettregionen gelangt. Bei Sepsis können endotheliale Schäden, eine Störung des Glykokalyxes, veränderte Blutzellinteraktionen und eine dysregulierte Gefäßsteuerung die durchblutete Kapillardichte verringern und zu heterogenem Blutfluss führen1,2. Wenn sich die systemische Hämodynamik verbessert, ohne dass eine entsprechende Erholung der Gewebedurchblutung eintritt, spricht man von einer hämodynamischen Inkohärenz3,4.
Die sublinguale Mukosa bietet einen praktischen und leicht zugänglichen Ort für wiederholte bettseitige Beurteilungen der Mikrozirkulation. Die handgehaltene Vitalmikroskopie (HVM) hat die umfangreichste Evidenzbasis an bettseitigen Untersuchungen bei kritisch kranken Patienten hervorgebracht5,6. Dennoch bleibt die routinemäßige klinische Anwendung herausfordernd. Konsensus-Statements und methodische Übersichtsarbeiten haben Speichel, Sondenpressure, Blasen, Bewegungen und instabile Beleuchtung als häufige Ursachen für schlechte Bildaufnahme identifiziert7. Zudem ist die Bildanalyse technisch anspruchsvoll und oft zeitaufwändig8. Formale Bewertungssysteme für die Bildqualität sowie Validierungsstudien haben außerdem gezeigt, dass Videos von schlechter Qualität die berichteten mikrozirkulatorischen Parameter erheblich beeinflussen können9,10.
Dieser Überblick untersucht die Fähigkeiten und Grenzen etablierter und neuartiger Methoden zur bettseitigen Überwachung der sublingualen Mikrozirkulation, identifiziert die Bereiche mit der stärksten unterstützenden Evidenz und erörtert die praktischen Anforderungen für eine erfolgreiche klinische Umsetzung. Anstatt einen umfassenden Überblick über die mikrozirkulatorische Pathophysiologie oder Überwachungstechnologien zu geben, konzentriert sich der Artikel auf standardisierte, aus der HVM abgeleitete Messungen, die Qualität der Datenerfassung, die Erkennung von Ausfallmodi, minimale Berichterstattungsanforderungen, die verifizierung auf Modulebene, die domänenspezifische analytische Validierung sowie einen gestuften Weg zur klinischen Bewertung. Im gesamten Text wird klar zwischen etablierter Evidenz und von den Autoren vorgeschlagenen Konzepten sowie Validierungsprioritäten unterschieden, um nicht den Eindruck zu erwecken, dass der vorgeschlagene Rahmen ein klinisch validiertes Überwachungssystem darstellt.
Überprüfung und Perspektive
Literaturrecherche und Umfang
Die anfängliche gezielte Suche umfasste PubMed/MEDLINE, Embase und die Web of Science Core Collection von der Gründung der Datenbanken bis zum 1. Januar 2026. Am 22. Juni 2026 wurde eine fokussierte Aktualisierungssuche durchgeführt, um neu veröffentlichte Studien zu identifizieren, die direkt mit der Überwachung der sublingualen Mikrozirkulation, standardisierten Metriken für tragbare Vitalmikroskopie, Aufnahmequalität, in Frage kommenden Sensortechnologien, automatisierter Analyse, Modulvalidierung und klinischer Umsetzung relevant sind. Die Suchbegriffe kombinierten sublinguale Mikrozirkulation mit Orthogonal Polarization Spectral (OPS)-Bildgebung, Sidestream Dark Field (SDF)-Bildgebung, Incident Dark Field (IDF)-Bildgebung, Nahinfrarotspektroskopie (NIRS), laser- und Doppler-basierten Verfahren, transkutaner Kohlendioxid-Überwachung, automatisierter Bildanalyse, künstlicher Intelligenz, Sepsis, Schock und kritischen Erkrankungen. Auch die Literaturverzeichnisse relevanter Übersichtsarbeiten, Konsenspapiere und methodischer Publikationen wurden geprüft.
Die Suche wurde so konzipiert, dass sie eine narrative und translationsorientierte Synthese unterstützt, anstatt eine erschöpfende Schätzung des Behandlungseffekts oder der diagnostischen Genauigkeit bereitzustellen. Geeignete Quellen umfassten Konsensus-Statements, methodologische und Validierungsstudien, klinische Beobachtungs- und Interventionsstudien sowie Berichterstattungsleitlinien, die für Frühwarnüberwachungssysteme relevant sind. Studien an Tieren und nicht-sublinguale Studien wurden nur einbezogen, wenn sie zur Klärung der physiologischen Plausibilität, technischer Grenzen oder fachlich passender Benchmarkwerte beitrugen. Die Übersicht beschränkte sich auf Publikationen in englischer Sprache. Abgesehen vom offengelegten Patent, das als illustratives Beispieldesign dient, wurden nicht-geprüfte Quellen nicht als Beleg für Messleistung oder klinische Wirksamkeit herangezogen. Es wurde keine systematische Patentlandschaftsrecherche durchgeführt. Eine formale Bewertung des Bias-Risikos und eine quantitative Synthese wurden nicht vorgenommen. Das unten diskutierte, vom Autor offengelegte Patent wurde nicht als Beleg für analytische Validität, Sicherheit, Durchführbarkeit, Zulassungsreife oder klinische Wirksamkeit gewertet.
Klinische Belege und Grenzen der systemischen Hämodynamik
Die meisten klinischen Belege betreffen Assoziationen statt Behandlungsanleitungen. Bei septischem Schock wurden kombinierte Messungen der peripheren und sublingualen Perfusion zur prognostischen Einschätzung untersucht11. Eine geringere durchblutete Gefäßdichte war mit Organfunktionsstörungen und Mortalität assoziiert12, und eine abnorme sublinguale Perfusion bei Aufnahme auf die Intensivstation (ICU) war unabhängig mit der 30-Tage-Mortalität bei Patienten im Alter von 80 Jahren oder älter mit Schock assoziiert13. Diese Studien untermauern die klinische Relevanz der Bewertung der sublingualen Mikrozirkulation, zeigen jedoch nicht, dass therapeutische Maßnahmen basierend auf einer mikrozirkulatorischen Messung die Patientenergebnisse verbessern.
Die wichtigsten randomisierten Belege sind weiterhin vorsichtig zu interpretieren. In einer multizentrischen Studie führte die Einbeziehung sublingualer mikrozirkulatorischer Variablen in den Behandlungsplan zwar zu stärkeren Änderungen der Flüssigkeits- und vasoaktiven Therapie, senkte jedoch die 30-Tage-Mortalität nicht14. Übersichtsarbeiten zur Flüssigkeitsgabe berichten ebenfalls von variablen Reaktionen: Eine Verbesserung ist wahrscheinlicher, wenn sich der Herzzeitvolumen erhöht und die Gewebeperfusion beeinträchtigt ist, doch ein Nutzen kann nicht für jeden Patienten oder jede Flüssigkeitsstrategie vorausgesetzt werden15,16. Eine umfassendere Übersicht zur mikrozirkulationsgeführten Reanimation gelangte zu einem ähnlichen Schluss, nämlich dass die klinische Nützlichkeit dieses Ansatzes noch nicht belegt ist17.
Physiologische Plausibilität, prognostische Assoziation, Messgültigkeit, Durchführbarkeit am Bett und klinische Nützlichkeit stellen daher unterschiedliche Fragen dar. Ein klinisch nützliches Überwachungssystem muss mehr leisten als lediglich ein abnormales Signal zu erkennen; es muss reproduzierbare Messungen liefern, anzeigen, wann Daten unzuverlässig sind, und sich in einen vorab festgelegten Prozess der erneuten Beurteilung einfügen, ohne zu unangemessenen Maßnahmen zu verleiten.
Klinischer Wert und Grenzen der sublingualen Region
Die sublinguale Mukosa weist ein dichtes oberflächliches Gefäßnetzwerk auf, das wiederholt am Krankenbett untersucht werden kann. Die vaskuläre Morphologie wurde bei gesunden Probanden kartiert18, und eine anatomisch orientierte Standortauswahl könnte die Konsistenz zwischen den Aufnahmen verbessern19. Eine sublinguale Kapillarverarmung wurde zudem bei chronischer Herzinsuffizienz beschrieben20. Insgesamt unterstützen diese Befunde die Eignung der sublingualen Mukosa als Beobachtungsregion, obwohl sie keine universellen Referenzbereiche über verschiedene Erkrankungen oder Geräte hinweg etablieren.
Sublinguale Messungen bleiben regionaler statt systemischer Natur. Eine porcine Studie zum hämorrhagischen Schock zeigte, dass ein sublinguales tonometrisches Signal lokale Veränderungen der Mikrozirkulation widerspiegelt21, und eine ovine Studie identifizierte parallele Veränderungen der Konjunktival- und sublingualen Mikrozirkulation unter bestimmten septischen und hämorrhagischen Bedingungen22. Menschliche Daten sind weniger einheitlich: Darm- und sublinguale Mikrozirkulation reagierten unterschiedlich auf eine Flüssigkeitsgabe nach Operationen wegen abdomineller Sepsis23. Die sublinguale Überwachung sollte daher als Informationsquelle aus einem leicht zugänglichen Gewebeabschnitt verstanden werden, nicht jedoch als universeller Ersatz für alle Organe.
Etablierte und potenzielle Messdomänen
Die in dieser Übersicht betrachteten Methoden lassen sich in vier zentrale Messkategorien einteilen: vaskuläre Morphologie und Dichte, Blutzellfluss oder regionale Geschwindigkeit, Gewebeoxygenierung sowie Datengüte. Der Stand der verfügbaren Evidenz unterscheidet sich erheblich. Für die HVM existieren etablierte Standards zur Aufnahme und Analyse sublingualer Bilder5,6, während mehrere andere Verfahren als ergänzende, indirekte, neuartige oder potenzielle Ansätze betrachtet werden. Gewebegas-Messungen sollten separat als optionale Kontextinformationen betrachtet werden, da sie sublinguale Gefäße oder Kapillarfluss nicht direkt abbilden. Keine einzelne Methode erfasst alle Messdomänen vollständig, und Ergebnisse, die auf unterschiedlichen physikalischen Prinzipien beruhen, dürfen nicht als austauschbar angesehen werden.
HVM ermöglicht die direkteste Visualisierung von roten Blutkörperchen, die durch oberflächliche sublinguale Gefäße fließen. Die OPS-Bildgebung ermöglichte erstmals die Visualisierung der Mikrozirkulation mittels polarisiertem Licht am Krankenbett24. Die SDF-Bildgebung verbesserte anschließend den Bildkontrast durch Verwendung eines Rings aus gepulsten Leuchtdioden25, und die IDF-Bildgebung wurde später als handgehaltene Methode für postoperative und Intensivstudien eingeführt26. Diese Verfahren charakterisieren hauptsächlich die Gefäßmorphologie, die Gefäßdichte und die Durchflussmuster, nicht jedoch den absoluten volumetrischen Blutfluss.
HVM ist besonders empfindlich gegenüber der Aufnahmqualität. Speichel, Bläschen, Gewebekompression, Bewegung, unscharfe Fokussierung und instabile Beleuchtung können Gefäße verdecken oder das sichtbare Flussmuster verändern9,10. Daher ist die Qualitätsbeurteilung ein integraler Bestandteil der Messung selbst. Ein klinisch interpretierbarer Bericht sollte den Anteil der für die Analyse verwendeten Daten, die Gründe für die Ablehnung von Bildabschnitten, angeben, ob Kompressions- oder Bewegungsartefakte erkannt wurden, und ob eine akzeptable Aufnahme erreicht wurde.
Die Nahinfrarot-Reflexionsabbildung und die NIRS stellen unterschiedliche Ansätze dar. In diesem Überblick bezeichnet die Nahinfrarot-Reflexionsabbildung eine vielversprechende, auf Kameras basierende Technik, die den Kontrast oberflächlicher Gefäße verbessern soll. Im Gegensatz dazu leitet die NIRS ein volumenmittelwertlich bestimmtes Signal zur Gewebeoxygenierung aus Lichtabsorption und -streuung ab und ermöglicht keine Auflösung einzelner Kapillaren27. NIRS-Messungen hängen von der Probennahmegeometrie, der Gewebeszusammensetzung, dem Sondenkontakt und gerätespezifischen Algorithmen ab; daher sind Messungen, die mit verschiedenen Systemen durchgeführt wurden, nicht zwangsläufig miteinander vergleichbar28. Da ein Großteil der verfügbaren Belege nicht spezifisch für die sublinguale Intensivmedizin gilt, wird die NIRS als ergänzende Oxygenierungsmethode und nicht als etablierter Ersatz für die HVM betrachtet.
Die Laser-Doppler-Flussmessung liefert ein lokales, perfusionsbezogenes Signal29, während die Laser-Speckle-Kontrastabbildung räumliche Perfusionkarten erzeugt30. Obwohl diese Verfahren breitere Anwendungsmöglichkeiten bei der Perfusionseinschätzung bieten, sind sie in der intensivmedizinischen Praxis keine etablierten Ersatzverfahren für die sublinguale HVM. Die kamerabasierte Photoplethysmographie der Zungenunterseite ist ein vielversprechender, aber noch experimenteller Ansatz, der eine weitere Standardisierung der abgeleiteten Merkmale erfordert31. Ebenso kann die transkutane Kohlendioxidüberwachung in ausgewählten ITS-Situationen zusätzliche Informationen über den Gasaustausch oder die periphere Perfusion liefern, ist jedoch weder eine sublinguale Bildgebungstechnik noch eine direkte Messung der mikrovaskulären Morphologie oder Kapillarströmung32.
Die praktische Bedeutung besteht darin, dass eine Dichtemessung, eine dopplergestützte Geschwindigkeitsschätzung, eine Sauerstoffmessung und ein transkutanes Gas-Signal unterschiedliche physiologische Fragestellungen beantworten. Obwohl die Kombination dieser Messungen vorteilhaft sein kann, sollte jedes Signal seine eigenen Einheiten, Grenzen, Qualitätsindikatoren und geeigneten Referenzmethoden beibehalten. Die Messkategorien und repräsentativen Techniken sind in Tabelle 1 zusammengefasst.
| Messkategorie | Vertretende Methoden und Kandidatenansätze | Wesentliche Ergebnisse | Hauptvorteile | Wesentliche Einschränkungen und Artefakte | Reifegrad der Evidenz und translationsrelevante Rolle | Vertretende Referenzen |
| Morphologie und Dichte | Handgehaltene Vitalmikroskopie (HVM; orthogonale Polarisationsspektralbildgebung [OPS], Seitenlicht-Dunkelfeldbildgebung [SDF] und einfallende Dunkelfeldbildgebung [IDF]; etablierter sublingualer Forschungsansatz); kamerabasierte Nahinfrarot-Reflexionsbildgebung (Kandidatenansatz für oberflächennahe Gefäße) | HVM: Gesamtgefässdichte (TVD), perfundierte Gefässdichte (PVD), gefässgrössenselektivierte Dichte, Verteilung der Gefässbreite, Segmentkontinuität und räumliche Heterogenität. Kandidaten-Reflexionsbildgebung: Kontrast oberflächennaher Gefässe, Segmentkontinuität und sichtbare Gefässdichte. | HVM ermöglicht die direkte Visualisierung von mikroskopischen Gefässen, die mit roten Blutkörperchen gefüllt sind, und verfügt über die am weitesten entwickelten Standards für die sublinguale Bildaufnahme und -analyse. Die kamerabasierte Reflexionsbildgebung könnte die Kartierung oberflächennaher Gefässe und die eingebettete Bildanalyse unterstützen. | HVM ist empfindlich gegenüber Probendruck, Bewegung, Speichel, Bläschen, Fokus und Beleuchtung. Definitionen und gemessene Werte hängen von Grenzwerten für die Gefässgrösse, der Auswahl der Bildausschnitte, der Software und den Analyseregeln ab. Die Nahinfrarot-Reflexionsbildgebung ist nicht äquivalent zur HVM und kann möglicherweise den kapillaren Durchfluss der roten Blutkörperchen nicht auflösen. | Etabliert: HVM-basierte Beurteilung von Morphologie und Dichte am sublingualen Intensivüberwachungsstandort. Kandidat: Reflexionsbildgebung als Eingangsverfahren für oberflächennahe Gefässe, das eine unabhängige konstrukt- und kriterienbezogene Validierung erfordert. | 5, 6, 8–10, 24–26 |
| Durchfluss und Geschwindigkeit | HVM-basierte Perfusion- und Durchflussbewertung (PPV, MFI und Index der Flussheterogenität), bildbasierte Bestimmung der roten Blutkörperchengeschwindigkeit, Laser-Doppler-Flussmessung, Laser-Speckle-Kontrastbildgebung, kamerabasierte Photoplethysmographie (emerging) und regionale Doppler-Sensorik (Kandidateneingang) | Anteil perfundierter Gefässe (PPV), semiquantitativer mikrovaskulärer Durchflussindex (MFI), Index der Flussheterogenität, bildbasierte rote Blutkörperchengeschwindigkeit, perfusionsbezogene Flussgrössen oder Karten, pulsationsbezogene Merkmale und kandidatenbasierte signalierte regionale Geschwindigkeitsparameter. | Liefert ergänzende Informationen über Perfusion, räumliche Durchflussheterogenität, Geschwindigkeit und pulsatile Veränderungen. HVM bietet eine standardisierte semiquantitative Durchflusseinschätzung. | MFI ist eine semiquantitative Durchflussbewertung und kein absolutes Mass für die Geschwindigkeit der roten Blutkörperchen. Abhängig von der Modalität können die Ergebnisse relativ, regional oder tiefenabhängig sein. Geräteeigenschaften, analytische Algorithmen, Grenzwerte für die Gefässgrösse, Bewegung, Kalibrierung, Abtasttiefe, akustische Kopplung und Insonationswinkel beeinflussen die Vergleichbarkeit. | Etabliert (beschränkt auf HVM): Sublinguale Perfusion und Durchflussbewertung. Begrenzt/indirekt: Laserbasierte Perfusionstechniken. Emerging: Ventralzungen-Photoplethysmographie. Kandidat: Regionale Doppler-Sensorik, die eine domänenspezifische Validierung erfordert. | 5, 6, 8, 29–31, 33, 40 |
| Sauerstoffversorgung | Nahinfrarotspektroskopie (NIRS); kalibrierte multispektrale oder spektroskopische Verfahren (optional) | Schätzungen und dynamische Reaktionen im Zusammenhang mit der Gewebesauerstoffversorgung während kontrollierter physiologischer Störungen. | Liefert nichtinvasive Trenddaten und ergänzende Informationen zur Gewebesauerstoffversorgung. | Die Signale sind volumenmittelwertlich und werden durch die Abtasttiefe, optische Gewebeeigenschaften, Probendruck, Umgebungslicht und gerätespezifische Kalibrierung beeinflusst. Einzelne Mikrogefässen werden nicht aufgelöst. | Begrenzt/indirekt am sublingualen Intensivüberwachungsstandort. Geeignet als optionales ergänzendes Modul zur Sauerstoffversorgung nach Kalibrierung und physiologischer Validierung; kein Ersatz für die Beurteilung der Gefässmorphologie oder des Durchflusses. | 27, 28 |
| Datenqualität | Konsensbasierte Standards für die Datenaufnahme, Bewertungssysteme für die Bildqualität sowie manuelle oder fachkundige Qualitätsprüfung | Anteil akzeptierter Daten, Gründe für die Ablehnung, Fokus-, Bewegungs-, Druck-, Beleuchtungs- oder sekretionsbedingte Qualitätskennzeichen, Rate der fehlgeschlagenen Aufnahmen und Wiederholbarkeitsindikatoren. | Macht die Messzuverlässigkeit, Unsicherheiten und Gründe für den Ausschluss von Daten explizit. | Qualitätsschwellen sind modalitätsspezifisch. Jedes automatisierte Qualitätskontrollsystem erfordert eine unabhängige Validierung gegenüber einem vorab festgelegten Referenzstandard. | Etabliert: Querschnittliche HVM-Aufnahme- und Analysestandards. Zukünftige Anwendung: Automatisierte Qualitätskontrolle, die eine unabhängige Validierung erfordert. | 5–10 |
| Optionale kontextbezogene Gewebsgas-Messungen | Transkutane Kohlendioxid-Überwachung (kontextbezogen; keine sublinguale Bildgebungsmethode) | Transkutane Kohlendioxid-Partialdruck, Differenz zwischen transkutanem und arteriellem Kohlendioxid, sowie zeitliche Trends. | Liefert kontinuierliche, nichtinvasive kontextbezogene Informationen zur Ventilation und kann, im Zusammenhang mit arteriellen Messungen interpretiert, auf hämodynamische Beeinträchtigungen hinweisen. | Erlaubt keine Visualisierung der sublingualen mikrovaskulären Morphologie oder des Blutzellflusses. Die Genauigkeit hängt von der Sensortemperatur, dem Ausgleich, der Kalibrierung, der Hautperfusion und lokalen Gewebebedingungen ab. | Indirektes kontextbezogenes Zusatzverfahren: Keine sublinguale Überwachungsmethode oder Kernplattformkomponente. | 32 |
Tabelle 1: Etablierte und mögliche Messkategorien für die bettseitige Beurteilung der sublingualen Mikrozirkulation. Die Tabelle fasst repräsentative Messtechniken, zentrale Ergebnisgrößen, wesentliche Stärken, Grenzen und Artefakte, Reifegrad der Evidenz, translationsrelevante Rollen sowie repräsentative Literaturquellen zusammen. Physiologische Messkategorien (Morphologie und Dichte, Durchfluss und Geschwindigkeit sowie Oxygenierung) werden getrennt von der Datenqualität dargestellt, die eine übergreifende Anforderung darstellt, sowie von optionalen kontextuellen Gewebsgas-Messungen. Hinweis. Morphologie und Dichte, Durchfluss und Geschwindigkeit sowie Oxygenierung stellen physiologische Messkategorien dar. Die Datenqualität ist eine übergreifende Anforderung, die für alle Messbereiche gilt. Die optionale Gewebsgas-Überwachung wird separat als kontextuelle Information dargestellt und nicht als zentrale sublinguale Messkategorie. Eine einzelne Technik kann zu mehr als einer Kategorie beitragen; diese Kategorien sind daher nicht voneinander ausgeschlossen. Derzeit verfügt die HVM über die am weitesten entwickelten Standards für die Bildaufnahme und -analyse im sublingualen Bereich auf der Intensivstation. NIRS, laserbasierte Verfahren, kameralbasierte Reflexionsbildgebung, Photoplethysmographie, regionale Doppler-Messung und die Gewebsgas-Überwachung sind als eingeschränkte, indirekte, neuartige, potenzielle oder kontextuelle Ansätze enthalten und dürfen nicht als etablierter Ersatz für die sublinguale HVM verstanden werden. Ergebnisse, die mit einer bestimmten Messmodalität erzielt wurden, dürfen nicht ohne validierte, bereichsspezifische Bestätigung direkt auf eine andere Modalität übertragen werden. Abkürzungen: HVM, Handheld-Vitalmikroskopie; ICU, Intensivstation; IDF, incident dark field; MFI, Mikrozirkulatorischer Flussindex; NIRS, Nahinfrarotspektroskopie; OPS, orthogonale Polarisations-Spektralbildgebung; PPV, Anteil perfundierter Gefäße; PVD, Dichte perfundierter Gefäße; SDF, Sidestream-Dark-Field; TVD, totale Gefäßdichte.
Von der Visualisierung zur qualitätsgesicherten Analyse
Konsensbasierte Empfehlungen haben die Standortauswahl, die Bildaufnahme sowie die Berichterstattung von dichte- und flussbezogenen HVM-Variablen standardisiert5,6. Weitere methodische Leitlinien erläuterten anschließend, wie die Auswahl von Videomaterial und die Bildqualität die quantitative Analyse beeinflussen8,9. Automatisierte Werkzeuge wie MicroTools können die Kapillardichte und die Geschwindigkeit der roten Blutkörperchen quantifizieren und dabei den manuellen Arbeitsaufwand verringern33. Obwohl die Automatisierung die analytische Effizienz verbessert, entfällt dadurch nicht die Notwendigkeit einer Qualitätskontrolle, eines Übereinstimmungstests im Vergleich zur Begutachtung durch Experten und einer Evaluierung unter realen bettseitigen Bedingungen.
In der HVM werden üblicherweise Variablen wie die totale Gefäßdichte (TVD), die perfundierte Gefäßdichte (PVD), der Anteil perfundierter Gefäße (PPV), der semiquantitative mikrovaskuläre Flussindex (MFI) und Indizes der räumlichen Flussinhomogenität berichtet5,6. TVD und PVD quantifizieren jeweils die Länge sichtbarer und perfundierter Gefäße pro Flächeneinheit im Bild. PPV stellt den Anteil sichtbarer Gefäße dar, die als perfundiert klassifiziert wurden, während MFI den vorherrschenden Fluss in vordefinierten Bildbereichen bewertet und nicht als absolutes Maß für die Erythrozyten-Geschwindigkeit interpretiert werden sollte. Inhomogenitätsindizes fassen die räumliche Fehlverteilung des Flusses über die Bildfelder zusammen. In Berichten sollten der anatomische Ort, die Gefäßgrößenklassen und Durchmesser-Grenzwerte, die Anzahl und Dauer der Videoclips, die Kriterien zur Clip-Auswahl und -Qualität, die Softwareversion sowie die Angabe, ob die Bildanalyse manuell, halbautomatisch oder automatisch durchgeführt wurde, im Voraus festgelegt werden5,6,8,9. Werte, die mit unterschiedlichen Geräten, analytischen Algorithmen, Grenzwerten für die Gefäßgröße oder Qualitätskriterien ermittelt wurden, sollten nicht als austauschbar betrachtet werden.
Vom Autor vorgeschlagenes modulares Framework
Das unten beschriebene Framework wurde vom Autor vorgeschlagen und basiert teilweise auf dem vom Autor offengelegten Patent. Es dient der Strukturierung von Entwicklungs- und Validierungsfragen und impliziert weder Überlegenheit, Vollständigkeit noch klinische Einsatzbereitschaft. Ein praktisches Überwachungssystem muss nicht unbedingt als ein einzelnes integriertes Gerät beginnen. Stattdessen können seine Hauptfunktionen als separate Module entwickelt werden, einschließlich Signalerfassung, Stabilisierung der Schleimhaut-Schnittstelle, Beurteilung der Signalqualität, Datenverarbeitung und klinischer Berichterstattung am Bettplatz. Dieser modulare Ansatz ermöglicht es, jede Funktion unabhängig zu evaluieren, bevor die Systemintegration zusätzliche Fehlerquellen einführt. Die vom Autor vorgeschlagene Architektur ist in Abbildung 1 zusammengefasst.
Abbildung 1. Vom Autor vorgeschlagene modulare Sensorarchitektur zur Überwachung der sublingualen Mikrozirkulation am Krankenbett. Konzeptionelle modulare Sensorarchitektur mit optischer Sensorik, regionaler, aus Doppler-Signalen abgeleiteter Sensorik, Sekretionskontrolle und Sondepositionierung, eingebetteter Datenverarbeitung und Qualitätskontrolle, drahtlosem Datentransfer sowie Ausgabemöglichkeiten am Krankenbett. Pfeile zeigen funktionelle Verbindungen an und implizieren keine validierte serielle Signalübertragung. Das Schema ist nicht maßstabsgetreu gezeichnet und stellt kein klinisch validiertes, all-in-one-Gerät dar. Der Rahmen beruht teilweise auf dem offengelegten Patent, das lediglich als beispielhafte Designillustration zitiert wird, jedoch nicht als Nachweis für Leistungsfähigkeit oder klinische Gültigkeit34. Bitte klicken Sie hier, um eine vergrößerte Version dieser Abbildung anzusehen.
Ein öffentlich bekannt gemachtes Patent beschreibt Nahinfrarot-Beleuchtung, eine auf Kameras basierende Bildgebung, eine Ultraschallsonde, Speichelentfernung, eingebettete Datenverarbeitung, drahtlose Übertragung und eine Endanzeige34. Das Patent wird ausschließlich als veranschaulichendes Konstruktionsbeispiel angeführt und nicht als Nachweis für analytische Validität, Sicherheit, Durchführbarkeit, regulatorische Bereitschaft, therapeutischen Nutzen oder klinische Wirksamkeit präsentiert.
Innerhalb dieses konzeptionellen Rahmens würde die Nahinfrarot-Kameraaufnahme als Eingangssignal für oberflächliche Gefäße bewertet, nicht jedoch als Ersatz für die HVM oder als Messgröße für die Gewebeoxygenierung. Ebenso würde eine Ultraschallkomponente vermutlich ein regionales Gefäßsignal liefern, anstatt die direkte Messung der Kapillar-Geräuschgeschwindigkeit der roten Blutkörperchen zu ermöglichen. Die Interpretation solcher Signale hängt von der Probentiefe, der akustischen Kopplung, der Gewebewegung, dem Einstrahlwinkel, der Ausgabedefinition und der räumlichen Registrierung mit dem optischen Feld ab.
Die Tests sollten auf Ebene des einzelnen Moduls beginnen. Eine optische Bewertung erfordert Endpunkte, die den Gefäßkontrast, die Stabilität der Beleuchtung, die Wiederholbarkeit des Sichtfelds sowie die Widerstandsfähigkeit gegenüber durch Speichel und Druck verursachten Artefakten berücksichtigen. Die Bewertung geschwindigkeitsbezogener Komponenten setzt ein vordefiniertes Abtastvolumen, stabile Messeinheiten, die Beurteilung der Winkelsensitivität und der Signal-Rausch-Verhältnisse sowie einen Vergleich mit einer geeigneten kalibrierten Referenzströmung voraus. Schnittstellen- und Berichterstattungsmodulen bedürfen einer getrennten Bewertung hinsichtlich Sekretionskontrolle, Kontaktdruck, Benutzerkomfort, Kontaminationsrisiko, Verzögerung der Datenverarbeitung, Synchronisation, Datenverlust und Darstellung von Qualitätsinformationen.
Ablauf am Patientenbett und Mindestbericht
Der in Abbildung 2 dargestellte vorgeschlagene Ablauf umfasst vier Phasen. Bei der Erfassung werden das gewünschte optische Signal sowie, falls verfügbar, regionaler Doppler-gestützter oder kalibrierter Sauerstoffgehalt ermittelt. Die Stabilisierung und Qualitätskontrolle dient der Erkennung von Speichel, Unschärfe, Gewebekompression, Blasen, Bewegungen und unzureichender Beleuchtung. Nur Signale, die vorab festgelegte Qualitätskriterien erfüllen, werden zur Analyse weitergeleitet. Im anschließenden Bericht werden dann die Messung, ihr zeitlicher Verlauf sowie eine explizite Aussage zur Unsicherheit oder zum Fehlschlagen der Erfassung präsentiert.
Abbildung 2. Vom Autor vorgeschlagener Bettenplatz-Workflow zur Überwachung der sublingualen Mikrozirkulation. Vorgeschlagener vierstufiger Workflow, der Erfassung, Stabilisierung und Qualitätskontrolle, quantitative Analyse sowie Berichterstattung und Integration verbindet. Der optionale kalibrierte Sauerstoffgehalt als Eingang ist als zusätzliche Eingabe dargestellt und wird nicht als erforderlicher Bestandteil der Kern-Sensorkonfiguration betrachtet. Die angezeigten Ausgaben repräsentieren Kandidaten-Messkategorien und keine validierten diagnostischen Indizes. Bitte klicken Sie hier, um eine vergrößerte Version dieser Abbildung anzusehen.
Der anfängliche Bettschürzenbericht sollte gezielt knapp gehalten sein. Eine sinnvolle Ausgangsbasis umfasst eine dichtebezogene Messgröße, eine Durchfluss- oder Flussmuster bezogene Messgröße, wenn der Durchfluss auflösbar ist, eine regionsbezogene geschwindigkeitsbezogene Schätzung nur dann, wenn deren Interpretation validiert wurde, den Anteil der akzeptierten Daten, den Grund für eventuelle fehlgeschlagene Aufnahmen sowie eine zeitgestempelte, patienteninterne Trendaussage. Frühe Studien sollten Veränderungen innerhalb desselben Patienten betonen, anstatt universelle Schwellenwerte über verschiedene Geräte oder Patientengruppen hinweg anzuwenden.
Messergebnisse sollten von therapeutischen Empfehlungen getrennt bleiben. Ein auffälliger Messwert sollte zunächst die Überprüfung der Signalqualität und, falls möglich, eine erneute Messung veranlassen. Bleibt die Auffälligkeit bestehen, kann dies eine Neubewertung der systemischen Hämodynamik, der aktuellen Dosis vasotroper Medikamente, der Hämoglobinkonzentration, der Oxygenierung, der Körpertemperatur, der Beatmungseinstellungen sowie möglicher lokaler Artefakte erforderlich machen. Eine automatische Gabe von Infusionslösungen oder eine Änderung der vasotropen Therapie sollte daraus jedoch nicht ohne Weiteres folgen.
Leistungsmetriken und statistische Überlegungen
Die unten beschriebenen Endpunkte werden für eine zukünftige Bewertung vorgeschlagen und dürfen nicht als validierte Akzeptanzschwellenwerte interpretiert werden. Morphologische Studien können die sichtbare oder perfundierte Gefäßdichte, die Verteilung der Gefäßbreite, die Segmentkontinuität und die räumliche Heterogenität bewerten. Strömungsstudien können vorgegebene Flusskategorien, kalibrierte bildbasierte Geschwindigkeiten oder klar definierte, aus dem Doppler-Effekt abgeleitete Surrogatparameter untersuchen. Sauerstoffversorgungs-Endpunkte sind nur dann geeignet, wenn eine kalibrierte multispektrale Komponente oder eine NIRS-Komponente integriert ist. Bei allen Messbereichen sollte die Qualitätsdokumentation den Anteil verwendbarer Daten, die Gründe für die Ablehnung von Daten, die Erfassungsdauer, Hinweise auf Artefakte sowie fehlende oder nicht räumlich zuordnungsfähige Segmente umfassen.
Die Zuverlässigkeitsanalyse erfordert eine vorab festgelegte Analyseeinheit. Einzelbilder und Gefäßsegmente sind innerhalb von Aufnahmen verschachtelt, und wiederholte Aufnahmen sind innerhalb von Teilnehmenden verschachtelt; daher würde die Behandlung aller Beobachtungen als unabhängig künstlich enge Unsicherheitsschätzungen ergeben. Das Intraklassen-Korrelationskoeffizientenmodell, die Übereinstimmungsdefinition und die Struktur der Beurteiler sollten im Voraus festgelegt werden. Die variationskoeffizienten innerhalb von Probanden, die Test-Retest-Bias sowie die Bland–Altman-Grenzen der Übereinstimmung sollten mit Methoden geschätzt werden, die wiederholte Beobachtungen innerhalb jedes Teilnehmers berücksichtigen. Die kleinste nachweisbare Änderung quantifiziert den Messfehler und sollte nicht als klinisch bedeutsame Veränderung interpretiert werden, es sei denn, der entsprechende klinische Schwellenwert wurde unabhängig festgelegt.
Benchmark-Vergleiche sollten an das spezifische zu bewertende Signal angepasst sein. Morphologische und Strömungsmuster-Ausgaben können mit fachkundig überprüften HVM-Analysen oder Konsensannotationen verglichen werden. Geschwindigkeitsschätzungen erfordern Flussphantome, kontrollierte Doppler-Referenzmethoden oder kalibrierte bildbasierte Verfolgung. Sauerstoffmessungen erfordern ein geeignetes Protokoll zur Gewebs-Sauerstoffversorgung mit kontrollierter physiologischer Störung. Optionale Gewebsgas-Messungen erfordern eine geeignete Bezugsgröße für den Gasspannungswert. Datenübertragungs- und Berichtsmodulen sollten zusätzlich hinsichtlich Zeittreue, Zugriffskontrolle, Datenverlust, Nachvollziehbarkeit und Interoperabilität bewertet werden. Diese vorgeschlagenen Benchmark-Vergleiche und Interpretationsaspekte sind in Tabelle 2 zusammengefasst.
| Vom Autor vorgeschlagenes Modul und Hauptfunktion | Aktuelles Prinzip oder Limitation | Gestaltungsüberlegung | Mögliche messbare Ausgabewerte | Qualitäts- und Sicherheitsprüfungen | Validierungs- und Reproduzierbarkeitsendpunkte | Dominänengerechtes Benchmarking und Interpretationsvorsicht |
| Bildgebung der Oberflächengefäße (Morphologie und Dichte) | Die handgehaltene vitale Mikroskopie (HVM) visualisiert direkt mit roten Blutkörperchen gefüllte Mikrogefäße, ist jedoch empfindlich gegenüber Sondendruck, Bewegung, Speichel, Blasen, Fokus und Beleuchtung. Die kamerabasierte Nahinfrarot-Reflexionsbildgebung bleibt ein Kandidatenansatz für oberflächennahe Gefäße. | Kontrollierte Beleuchtung, reproduzierbares Sichtfeld, Positionsunterstützung, explizite Qualitätskontrolle und räumliche Registrierung nur, wenn eine multimodale Fusion beabsichtigt ist. | Sichtbare Gefäßdichte; perfundierte Gefäßdichte nur, wenn der Fluss direkt aufgelöst wird; Verteilung der Gefäßbreite; Segmentkontinuität; räumliche Heterogenität. | Fokus, Beleuchtung, Bewegung, Kompression, Sekretbelastung, akzeptierter Datenteil, fehlende Segmente oder Segmente, die nicht räumlich ko-registriert werden können. | Optische Auflösung; Stabilität der Beleuchtung; Reproduzierbarkeit des Sichtfelds; Registrierungsfehler bei beabsichtigter multimodaler Fusion; Übereinstimmung mit HVM durch Expertenüberprüfung; Robustheit gegenüber Artefakten; und Rate der fehlgeschlagenen Aufnahmen. | Expertenüberprüfte HVM oder konsensbasierte Annotation. Assoziationen, die mittels HVM etabliert wurden, sollten nicht ohne unabhängige Konstrukt- und Kriteriumsvalidierung auf die Nahinfrarot-Reflexionsbildgebung übertragen werden. |
| Regionale Doppler-basierte Messung (Fluss und Geschwindigkeit) | Die regionale Doppler-Messung ist ein Kandidatenansatz für geschwindigkeitsbezogene Eingaben, jedoch keine etablierte sublinguale mikrovaskuläre Messung und wird beeinflusst durch Insonationswinkel, Abtiefungstiefe, akustische Kopplung und Bewegung. | Standardisierte Sondengeometrie, Metadaten zu Winkel und Tiefe, synchronisierte Aufnahme und sichtbares Feedback zur Signalqualität. | Regionale, geschwindigkeitsbezogene Surrogatgröße; pulsationsbezogene Variablen; zeitliche Variabilität. | Gültigkeit von Winkel und Tiefe, Signal-Rausch-Verhältnis, Kopplungsqualität, Bewegungsflag, Spektralvollständigkeit und Synchronisationsfehler. | Linearität am Flussphantom; Winkelsensitivität; Stabilität der Abtiefungstiefe; Übereinstimmung mit kontrolliertem Doppler oder kalibrierten, bildbasierten Geschwindigkeitsreferenzen; Synchronisationsleistung; und Rate der fehlgeschlagenen Aufnahmen. | Kalibriertes Flussphantom, Referenz-Doppler-Methode oder kalibrierte, bildbasierte Geschwindigkeitsmethode. Regionale Doppler-Signale sollten als regional- und tiefenabhängig interpretiert werden, nicht als direkte Maße der kapillären Erythrozyten-Geschwindigkeit. |
| Optionales kalibriertes Sauerstoffmodul (Sauerstoffversorgung) | Die Nahinfrarotspektroskopie (NIRS) liefert volumenmittelbasierte, sauerstoffbezogene Signale, wird jedoch beeinflusst durch Abtiefungstiefe, Gewebeoptik, Sondendruck, Umgebungslicht und Gerätekalibrierung. Einzelne Mikrogefäße werden nicht aufgelöst. | Optionales kalibriertes multispektrales Modul oder NIRS-Modul, analytisch getrennt von der kamerabasierten Reflexionsbildgebung gehalten. | Gewebesauerstoffversorgungsbezogener Wert; Erholungsanstieg oder Erholungsfläche während einer kontrollierten physiologischen Störung; Intra-patienten-Trend. | Optische Kopplung, Kontrolle des Umgebungslichts, Druck-Flag, Kalibrierungsstatus, Signalverschiebung und physiologische Plausibilität. | Kalibrierung am optischen Phantom; kontrollierte physiologische Störung; Übereinstimmung mit einer geeigneten Referenzmethode zur Gewebesauerstoffversorgung; Ansprechzeit; Signalverschiebung; und Kalibrierungsstabilität. | Referenzprotokoll zur Gewebesauerstoffversorgung oder akzeptierte physiologische Störung. Sauerstoffmessungen sind komplementär und sollten nicht als direkte Maße der Kapillarmorphologie oder des Blutzellenflusses interpretiert werden. |
| Stabilisierung und Aufnahme an der Schleimhautgrenzfläche (Datenqualität und Sicherheit) | Freihand-Sondenkontakt, variable Standortwahl, orale Sekrete und unkontrollierter Druck können Gewebekompression, Bewegung, Kontamination und Reproduzierbarkeitsartefakte verursachen. | Sekretkontrolle, schonende Kontaktfläche, Positions- und Druckunterstützung, anatomiegeleitete Standortwahl, Aufforderungen zur erneuten Aufnahme sowie validierte Einwegbarrieren oder validierte Reinigungs- und Desinfektionsverfahren. | Anteil akzeptierter Daten; Aufnahmedauer; Grund für fehlgeschlagene Aufnahme; Druckanzeige; Sekretbelastung; Standortkennung. | Bestätigung von Druck und Standort, Beurteilung von Schleimhautverletzungen, Status des oralen Zugangs, Integrität der Barriere und Status der Kontaminationskontrolle. | Nutzbarer Datenertrag; Zeit bis zur akzeptablen Aufnahme; Benutzerkomfort; Schleimhautnebenwirkungen; Validierung von Reinigung oder Desinfektion; Kreuzkontaminationsprüfung; Reproduzierbarkeit der erneuten Aufnahme am selben Standort; und Beurteilung der Lernkurve. | Standardisiertes HVM-Aufnahmeprotokoll oder ein anderes vorgegebenes Aufnahmestandard. Verbesserungen der Aufnahmequalität und -sicherheit sollten nachgewiesen, nicht angenommen werden. |
| Eingebaute Analytik und Qualitätskontrolle (Verarbeitung und Unsicherheit) | Offline- oder halbautomatisierte Analysen können verzögert sein und von subjektiver Clip-Auswahl, Algorithmuswahl und intransparenter Datenexklusion beeinflusst werden. | Geräteinterne oder Edge-Verarbeitung mit expliziten Qualitätskontrollen, sichtbaren Ablehnungsgründen, modularen Algorithmen, Unsicherheitsanzeige, Versionskontrolle und nachvollziehbarer Aufzeichnung. | Qualitätsgesicherte physiologische Messungen; Anteile akzeptierter und abgelehnter Daten; Unsicherheitsindikator; Ablehnungsgrund; Algorithmusversion. | Vorgegebene Qualitätschwellenwerte, Fehlerflag, Umgang mit fehlenden Daten, Logging von manuellen Eingriffen, Versionsverfolgung und eine „Out-of-Distribution“-Flag bei Verwendung von künstlicher Intelligenz. | Übereinstimmung mit einem Experten oder fachspezifischen Referenzstandard; Sensitivität und Spezifität für inakzeptable Daten bei vorgegebenen Schwellenwerten; Verarbeitungslatenz; Robustheit gegenüber Artefakten; Fehlermodusanalyse; Konsistenz der Neuanalyse; Kalibrierungsstabilität; und Vergleichbarkeit zwischen Softwareversionen. | Expertenüberprüfte HVM, annotierte Datensätze oder andere fachspezifische Referenzstandards. Schnellere Berechnung allein begründet weder analytische Gültigkeit noch klinische Einsatzbereitschaft. |
| Berichterstattung, Interoperabilität und Cybersicherheit (Workflow-Integration) | Manueller Datenaustausch und verzögerte Dokumentation können zu isolierten Werten, unvollständigen Metadaten, inkonsistenten Einheiten und eingeschränkter Rückverfolgbarkeit führen. | Strukturierter Bettsidereport mit zeitgestempelten Trends, Qualitäts- und Unsicherheitsindikatoren zu jedem Wert, standardisiertem Datenaustausch, kontrolliertem Zugriff, Verschlüsselung und Audit-Trail. | Aktueller Wert; vorgegebener Basis- oder Referenzwert; absoluter und relativer Intra-patienten-Unterschied; Zeit seit der vorherigen Messung; Qualitätsflag; Unsicherheitsindikator; Grund für fehlgeschlagene Aufnahme; strukturierter Datenaustausch. | Integrität der Zeitstempel, Vollständigkeit von Einheiten und Metadaten, Prüfung auf Datenverlust, Verschlüsselung, Zugriffskontrolle, Nachvollziehbarkeit und Validierung des Exports. | End-to-End-Latenz; Exportgenauigkeit; Datenintegrität; Interoperabilität; Humanfaktor-Tests; Konsistenz der Anzeige über Geräte oder Standorte hinweg; und Benutzerverständnistests. | Anforderungen an klinische Informationssysteme und Humanfaktoren. Die Berichterstattung sollte strukturierte Neubewertung und Dokumentation unterstützen, nicht autonome Therapieempfehlungen. |
| Integrierter Bettsideworkflow (klinischer Nutzen und Sicherheit) | Physiologische Relevanz und prognostische Assoziation begründen nicht automatisch einen therapeutischen Nutzen, und die Reaktionen auf Flüssigkeits- oder vasoaktive Interventionen bleiben heterogen. | Vom Kliniker überwachter Bestätigen-Wiederholen-Neubewerten-Weg mit vorgegebenen Auslösern für Wiederholungsmessung oder Neubewertung, Eskalations- und Stoppregeln sowie Dokumentation von klinischen Eingriffen. | Anfangsphase: Abschluss der Wiederholungsmessung oder Neubewertung, Therapieänderungen, vorgegebene potenziell unangemessene Interventionen, Protokollabweichungen und gerätebezogene Nebenwirkungen. Spätere Phase: patientenzentrierte Ergebnisse. | Einhaltung des Protokolls, Abschluss von Wiederholungsmessungen, Gründe für klinische Eingriffe, Protokollabweichungen, Überwachung von Nebenwirkungen und Datenvervollständigung. | Prospektive Machbarkeits- und Humanfaktorstudien, gefolgt, wenn gerechtfertigt, von vergleichenden evaluierenden Studien bei auslösenden Entscheidungen; Workflow-Treue; Trainingseffekte; Reproduzierbarkeit über Patientengruppen und Fehlerszenarien hinweg; und vorgegebene Fortschrittskriterien. | Übliche Versorgung oder standardmäßige hämodynamische Beurteilung. Kein Therapieschwellenwert oder Outcome-Anspruch ist gerechtfertigt, bevor prospektiver klinischer Nutzen und Sicherheit nachgewiesen wurden. |
Tabelle 2: Vom Autor vorgeschlagenes modulares Rahmenwerk zur Entwicklung und Validierung der bettnahen sublingualen Mikrozirkulationsüberwachung. Die Tabelle fasst vom Autor vorgeschlagene Überwachungsmodule, aktuelle Messprinzipien oder Einschränkungen, Konstruktionsüberlegungen, mögliche Berichtsparameter, Qualitäts- und Sicherheitskontrollen, Validierungs- und Reproduzierbarkeitsendpunkte sowie bereichsspezifische Benchmark-Methoden mit Hinweisen zur Interpretation zusammen. Das Rahmenwerk unterscheidet etablierte Messprinzipien von vom Autor vorgeschlagenen Komponenten und trennt frühe technische, prozessuale und sicherheitsrelevante Ergebnisse von der anschließenden Bewertung des klinischen Nutzens. Dieses Rahmenwerk ist konzeptioneller Natur und wurde noch nicht klinisch validiert. Hinweis. Dieses vom Autor vorgeschlagene Rahmenwerk wurde nicht klinisch validiert. Das offengelegte Patent wird ausschließlich als beispielhafte Designillustration zitiert und stellt keinen Nachweis für analytische Validität, Sicherheit, Durchführbarkeit, regulatorische Bereitschaft oder klinische Wirksamkeit dar. Alle in Frage kommenden Parameter, Qualitäts- und Sicherheitsbewertungen, Validierungsendpunkte, Reproduzierbarkeitsziele und Fortschrittskriterien erfordern eine empirische Evaluierung. Zuverlässigkeitsanalysen sollten die Analyseeinheit im Voraus festlegen und berücksichtigen, dass Beobachtungen geschachtelt oder wiederholt sein können. Abkürzungen: HVM, Handmikroskopie der Vitalmikrozirkulation; ICC, Intraklassenkorrelationskoeffizient; NIRS, Nahinfrarotspektroskopie.
Validierung und Reproduzierbarkeit
Der vorgeschlagene Weg orientiert sich an etablierten Prinzipien der Verifizierung, analytischen Validierung und klinischen Validierung35. In der ersten Phase würden optische Auflösung, Stabilität der Beleuchtung, Signal-Rausch-Verhalten, Dopplerwinkelsensitivität, Registrierfehler, Verarbeitungsverzögerung, Batterieleistung, Datenintegrität sowie relevante elektrische und akustische Sicherheitsaspekte verifiziert. In der zweiten Phase würden Erfassungszeit, Benutzerkomfort, Sekretkontrolle, Gründe für Erfassungsfehler sowie die Wiederholbarkeit innerhalb und zwischen Bedienern in Simulationsstudien oder kontrollierten Untersuchungen an Freiwilligen bewertet. Der gestufte Validierungsweg ist in Abbildung 3 zusammengefasst.
Abbildung 3. Vom Autor vorgeschlagener gestufter Validierungsweg für die bettseitige Überwachung der sublingualen Mikrozirkulation. Konzeptioneller Validierungsweg, der sich von Labor- und Phantomtests sowie kontrollierten Wiederholbarkeitstests bis hin zur analytischen Validierung unter bedingungsgemäßen Bedingungen, zur Durchführbarkeit und Benutzerfreundlichkeit auf der Intensivstation sowie zur prospektiven Bewertung des klinischen Nutzens und der Sicherheit erstreckt. Ausgewählte Endpunkte sind als beispielhafte Illustrationen angegeben und stellen keine vollständige Validierungscheckliste dar. Abkürzung: ICU, Intensivstation. Bitte klicken Sie hier, um eine vergrößerte Version dieser Abbildung anzusehen.
Die dritte Stufe würde ermitteln, ob jede Messausgabe mit einer geeigneten Referenzmethode übereinstimmt und wie erwartet auf kontrollierte physiologische Veränderungen reagiert. In diesem Zusammenhang sind Verzerrung, Übereinstimmungsgrenzen, Heteroskedastizität, Wiederholbarkeit und Ausfallraten aussagekräftiger als allein die Korrelation. Befunde, die mittels HVM gewonnen wurden, sollten nicht automatisch auf bildgebende Verfahren mit Nahinfrarotkamera, NIRS oder Doppler-basierte Signale übertragen werden.
Die vierte Phase würde die Durchführbarkeit auf der Intensivstation bewerten, einschließlich der Leistung bei maschineller Beatmung, Ödemen, Schock, eingeschränktem Zugang zum Mundraum, übermäßigen Sekreten und Patientenbewegungen. Fehlgeschlagene Aufnahmen und Schleimhaut-bedingte Nebenwirkungen sollten berichtet statt von der Leistungsanalyse ausgeschlossen werden. Die fünfte Phase würde die klinische Nützlichkeit und Sicherheit untersuchen. Erste Untersuchungen können sich zunächst auf Prozessergebnisse, unangemessene Interventionen und gerätebedingte Ereignisse konzentrieren, bevor größere Studien patientenorientierte Endpunkte evaluieren. Fortschrittskriterien sollten vor der Datenanalyse festgelegt werden.
Wenn künstliche Intelligenz (KI) dazu verwendet wird, Erwerbungen zu akzeptieren oder abzulehnen, Variablen zu extrahieren oder für den behandelnden Arzt bestimmte Ergebnisse zu generieren, sollten frühe Studien die beabsichtigte Rolle des KI-Systems, seine Eingaben und Ausgaben, den vorgesehenen klinischen Kontext, das Ausmaß der menschlichen Interaktion sowie bekannte Fehlermodi klar beschreiben36. Ebenso sollten Studien, die KI- oder geräteausgelöste Interventionen evaluieren, die Mechanismen der menschlichen Überwachung beschreiben und erläutern, wie Systemausgaben in klinische Maßnahmen umgesetzt wurden37.
Mögliche klinische Anwendungen
Die plausibelste kurzfristige Anwendung ist die gezielte Neubewertung, wenn systemische hämodynamische Variablen und Gewebeperfusion auseinandergehen. Bei septischem Schock können wiederholte sublinguale Messungen helfen, anhaltende Perfusionsstörungen nach der Wiederherstellung des Blutdrucks zu charakterisieren. Die Ansprechbarkeit auf Flüssigkeitsgabe bleibt jedoch heterogen, und eine günstige durchschnittliche Reaktion sollte nicht für einzelne Patienten angenommen werden15,16. Entsprechend betrachten Übersichtsarbeiten zur mikrozirkulationsgestützten Reanimation die Bettenplatzüberwachung als vielversprechend, aber noch nicht geeignet, routinemäßige Therapieentscheidungen zu leiten17.
Bei Trauma oder hämorrhagischem Schock wurde die direkte Beurteilung der Mikrozirkulation als Ergänzung zu konventionellen systemischen Reanimationszielen untersucht21,38. Diese Studien legen keine validierten Behandlungsschwellen fest. Ebenso wurden in der perioperativen und kardiologischen Intensivmedizin wiederholte IDF-Messungen verwendet, um sublinguale mikrozirkulatorische Veränderungen während der postoperativen Erholungsphase nach Herzchirurgie zu charakterisieren26. Derzeit sollte diese Anwendung als explorativ angesehen werden und nicht als etablierte Grundlage für klinische Entscheidungen dienen.
In allen klinischen Settings sollte eine anhaltende Auffälligkeit am besten als Aufforderung zur Neubewertung sowohl des Patienten als auch der Messung verstanden werden, anstatt als alleinige Indikation für eine Intervention. Dieser Ansatz bewahrt das klinische Urteilsvermögen und verringert das Risiko, ein technisch plausibles Signal überzubewerten, bevor sein Messfehler und seine klinische Bedeutung vollständig verstanden sind.
Herausforderungen und zukünftige Entwicklungen
Die Bedingungen auf der Intensivstation sind deutlich weniger kontrolliert als in Laborversuchen oder Studien an freiwilligen Probanden. Sekrete, eingeschränkter Zugang zum Mundraum, Ödeme, Patientenbewegungen und variable Kontaktdrücke können alle die Signalqualität beeinträchtigen. Die Integration optischer Bildgebung, Ultraschallkopplung, Schleimhautreinigung und stabiler Positionierung in einer kompakten oralen Sonde ist besonders anspruchsvoll, da diese Komponenten unterschiedliche physikalische Anforderungen haben und sich gegenseitig beeinträchtigen können. Daher sind Ausfallraten und Gründe für nicht erfolgreiche Aufnahmen genauso wichtig wie die durchschnittliche Leistung bei erfolgreichen Messungen.
Die Betriebsbereitschaft des Geräts umfasst auch Sicherheitsaspekte und das Management von Informationen. Machbarkeitsstudien sollten die Biokompatibilität mit Schleimhäuten, Druckverletzungen, Reinigungs- oder Einwegbarrieren, Kreuzkontaminationen, elektrische und akustische Exposition sowie die Verträglichkeit mit den Infektionskontrollmaßnahmen auf der Intensivstation bewerten. Drahtlose Kommunikations- und Berichtsfunktionen erfordern zudem die Bewertung von Verschlüsselung, Zugriffskontrolle, Integrität der Zeitstempel, Audit-Trails, Widerstandsfähigkeit gegen Datenverlust sowie eine sichere Integration in klinische Informationssysteme.
Die zukünftige Entwicklung kann entsprechend drei praktischen Prioritäten erfolgen. Erstens sollten nur Ergebnisse beibehalten werden, die eine klare physiologische Bedeutung aufweisen und eine akzeptable Reproduzierbarkeit besitzen. Zweitens sollten Ablehnungsgründe und Messunsicherheiten zusammen mit jedem berichteten Ergebnis angegeben werden. Drittens sollte die Integration einzelner Module erst erfolgen, nachdem jede Komponente ihre eigenständige Durchführbarkeit nachgewiesen hat. Kamerabasierte photoplethysmographische Schätzungen hängen von Beleuchtungs- und Signalverarbeitungsbedingungen ab31,39, während aus dem Dopplereffekt abgeleitete Geschwindigkeitsschätzungen stark von der Abtastgeometrie und dem Einstrahlwinkel abhängen29,40. Diese Einschränkungen sollten auch nach der Systemintegration ausdrücklich berücksichtigt werden.
Alleinige technische Raffinesse gewährleistet nicht die klinische Nützlichkeit. Ein Überwachungssystem kann dennoch versagen, wenn es unbequem, langsam, schwer zu positionieren oder schwierig zu interpretieren ist. Umgekehrt kann ein begrenzter Satz sorgfältig validierter Messungen klinisch aussagekräftigen Wert liefern, wenn die Erfassung schnell erfolgt, Ausfälle eindeutig erkannt werden, die Wiederholbarkeit gut charakterisiert ist und die Ergebnisse in einen strukturierten Überprüfungsprozess eingebunden werden.
Einschränkungen dieser Übersichtsarbeit
Diese Übersichtsarbeit verwendete gezielte Literaturrecherchen, einschließlich einer fokussierten Aktualisierung vor der endgültigen Manuskripteinreichung, anstelle eines systematischen Review-Protokolls und hat daher möglicherweise nicht alle relevanten Studien identifiziert. Da keine formale Bewertung des Bias-Risikos und keine quantitative Synthese durchgeführt wurden, kann die Übersichtsarbeit die Messmodalitäten nicht hinsichtlich der aggregierten diagnostischen Genauigkeit oder des Behandlungseffekts vergleichen. Der konzeptionelle Arbeitsablauf beinhaltet ein öffentlich bekanntes Patent als illustratives Beispiel für die Systemintegration; es wird jedoch keine originäre Evidenz zur Leistung, Benutzerfreundlichkeit, Sicherheit, regulatorischen Bereitschaft oder klinischen Wirksamkeit für diese Architektur vorgelegt. Mehrere vorgeschlagene Endpunkte und Fortschrittskriterien stellen vom Autor generierte Empfehlungen dar, die einer empirischen Validierung bedürfen. Daher sollte diese Übersichtsarbeit als strukturierte Synthese der derzeitigen Messansätze und Validierungsprioritäten verstanden werden und nicht als Beleg dafür, dass ein integriertes Überwachungssystem klinisch wirksam ist.
Schlussfolgerungen
Die Überwachung der sublingualen Mikrozirkulation behebt eine wichtige Einschränkung der konventionellen hämodynamischen Beurteilung: Die Wiederherstellung systemischer Parameter bedeutet nicht zwangsläufig eine Wiederherstellung der Perfusion auf Gewebeebene. Aktuelle und neu entwickelte Überwachungsmethoden liefern ergänzende, jedoch unvollständige Informationen über die vaskuläre Morphologie, die Gefäßdichte, den Blutzellfluss, die regionale Geschwindigkeit und die Gewebeoxygenierung, und die Interpretation dieser Messungen hängt grundlegend von der Aufnahmequalität und einer angemessenen Qualitätskontrolle ab.
Ein klinisch aussagekräftiges Überwachungssystem erfordert mehr als nur die Integration mehrerer Sensortechnologien. Jedes Messmodul sollte vor der Systemintegration einer unabhängigen Verifizierung, Reproduzierbarkeitsprüfung und analytischen Validierung gegenüber einem für das zugrunde liegende physikalische Signal geeigneten Referenzstandard unterzogen werden. Die Integration sollte erst dann erfolgen, wenn potenzielle Fehlermodi, Sicherheitsaspekte, Messunsicherheiten und die praktische Durchführbarkeit des Arbeitsablaufs ausreichend charakterisiert wurden.
Zukünftige prospektive Studien sollten klären, ob eine messbasierte Neubewertung die klinische Entscheidungsfindung verbessert, ohne unnötige Flüssigkeitsgaben oder vasoaktive Therapien zu erhöhen. Diese Untersuchungen sollten außerdem die gerätebezogene Sicherheit, die Durchführbarkeit im routinemäßigen Intensivpflegealltag sowie patientenorientierte Ergebnisse bewerten. Solange solche Belege nicht vorliegen, sollte der vorgeschlagene Rahmen als strukturierte Wegleitung für zukünftige Entwicklung und Validierung angesehen werden und nicht als klinisch validiertes Überwachungssystem oder Therapiealgorithmus.
Offenlegungen
Die Zhejiang University hält das geistige Eigentum an der in dieser Arbeit besprochenen Architektur zur sublingualen Mikrozirkulationsüberwachung, einschließlich des US-Patents Nr. US 11,877,886 B2 mit dem Titel Sublingual Microcirculation Detection Device, Sublingual Microcirculation Detection System and Processing Method Thereof. Siyi Jiang ist als Erfinderin dieses Patents genannt34. Das Patent wird ausschließlich als veranschaulichendes Beispieldesign zitiert und nicht als Nachweis für analytische Gültigkeit, Sicherheit, Durchführbarkeit, Zulassungsreife, klinische Leistungsfähigkeit oder klinische Wirksamkeit präsentiert. Die Autoren erklären, dass keine weiteren finanziellen oder persönlichen Beziehungen bestehen, die als mögliche Interessenkonflikte aufgefasst werden könnten.
Offenlegung künstlicher Intelligenz: ChatGPT (OpenAI) wurde während der Überarbeitung des Manuskripts zur Unterstützung bei der sprachlichen Bearbeitung, der Umstrukturierung des vom Autor vorbereiteten Textes und der Formatprüfung verwendet. Es wurde nicht als Quelle für wissenschaftliche Belege oder wissenschaftliche Inhalte genutzt. Die Autoren bewerteten die Literatur unabhängig, überprüften die wissenschaftlichen Inhalte, Referenzen und Patentinformationen, prüften und genehmigten das endgültige Manuskript und übernehmen die volle Verantwortung für dessen Inhalt.
Danksagungen
Diese Arbeit wurde vom Basic Public Welfare Research Project der Provinz Zhejiang (Projektnummer LGF22H150003) unterstützt. Die Autoren danken ihren klinischen und ingenieurwissenschaftlichen Kollegen für die Rückmeldungen zu den Anforderungen des klinischen Arbeitsablaufs bei der sublingualen Mikrozirkulationsüberwachung am Krankenbett.
Referenzen
- Lundy DJ, Trzeciak S. Microcirculatory dysfunction in sepsis. Crit Care Nurs Clin North Am. 2011;23:67-77.
- 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.
- González R, Urbano J, López-Herce J. Resuscitating the macro- vs. microcirculation in septic shock. Curr Opin Pediatr. 2024;36:274-281.
- Ince C. Hemodynamic coherence and the rationale for monitoring the microcirculation. Crit Care. 2015;19(Suppl 3):S8.
- De Backer D, et al. How to evaluate the microcirculation: report of a round table conference. Crit Care. 2007;11:R101.
- 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.
- Dilken O, Ergin B, Ince C. Assessment of sublingual microcirculation in critically ill patients: consensus and debate. Ann Transl Med. 2020;8:793.
- Massey MJ, Shapiro NI. A guide to human in vivo microcirculatory flow image analysis. Crit Care. 2016;20:35.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- Bruno RR, et al. Direct assessment of microcirculation in shock: a randomized controlled multicenter study. Intensive Care Med. 2023;49:645-655.
- Cusack R, O'Neill S, Martin-Loeches I. Effects of fluids on the sublingual microcirculation in sepsis. J Clin Med. 2022;11:7277.
- Dubin A. Effects of fluids on sublingual microcirculation: a point-of-view review. Ann Intensive Care. 2025;15:178.
- Damiani E, et al. Microcirculation-guided resuscitation in sepsis: the next frontier? Front Med (Lausanne). 2023;10:1212321.
- Güven G, et al. Morphologic mapping of the sublingual microcirculation in healthy volunteers. J Vasc Res. 2022;59:199-208.
- 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.
- Wadowski PP, et al. Sublingual functional capillary rarefaction in chronic heart failure. Eur J Clin Invest. 2018;48:e12869.
- 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.
- Hessler M, et al. Monitoring of conjunctival microcirculation reflects sublingual microcirculation in ovine septic and hemorrhagic shock. Shock. 2019;51:479-486.
- 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.
- Groner W, et al. Orthogonal polarization spectral imaging: a new method for study of the microcirculation. Nat Med. 1999;5:1209-1212.
- 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.
- 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.
- Marin T, Moore J. Understanding near-infrared spectroscopy: an update. Crit Care Nurs Clin North Am. 2024;36:41-50.
- 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.
- Do Amaral Tafner PF, et al. Recent advances in bedside microcirculation assessment in critically ill patients. Rev Bras Ter Intensiva. 2017;29:238-247.
- Heeman W, Steenbergen W, van Dam GM, Boerma EC. Clinical applications of laser speckle contrast imaging: a review. J Biomed Opt. 2019;24:080901.
- 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.
- Mari A, et al. Transcutaneous PCO₂ monitoring in critically ill patients: update and perspectives. J Thorac Dis. 2019;11(Suppl 11):S1558-S1567.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- Lee YLL, et al. Evaluation of microvascular perfusion and resuscitation after severe injury. Am Surg. 2015;81:1272-1278.
- Verkruysse W, Svaasand LO, Nelson JS. Remote plethysmographic imaging using ambient light. Opt Express. 2008;16:21434-21445.
- Saad AA, Loupas T, Shapiro LG. Computer vision approach for ultrasound Doppler angle estimation. J Digit Imaging. 2009;22:681-688.