Questo studio di coorte prospettico ha valutato le caratteristiche digitali delle ferite, la termografia e i marcatori infiammatori locali nelle ustioni, nelle ulcere croniche e nelle ferite da ricostruzione della mano. I modelli multimodali hanno mostrato una discriminazione modesta, validata internamente, senza un miglioramento significativo rispetto alla valutazione clinica, supportando solo una stratificazione esplorativa del rischio e richiedendo una validazione esterna prima dell'uso clinico.
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Articolo di ricerca
Marcatori digitali e infiammatori precoci della guarigione ritardata in ustioni, ulcere e ricostruzioni della mano: uno studio di coorte prospettico
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11 settembre 2026
In questo articolo
Sommario
Abstract
La guarigione ritardata viene valutata in modo diverso nei casi di ustioni, ulcere croniche e ferite da ricostruzione dei tessuti molli della mano, nonostante questi pazienti siano spesso gestiti all'interno dello stesso servizio per le ferite. Questo studio prospettico di coorte monocentrico ha valutato se l'aggiunta di caratteristiche digitali standardizzate delle ferite, della termografia e di marcatori infiammatori locali potesse migliorare la valutazione precoce del rischio di guarigione ritardata in queste tre categorie. Gli adulti arruolati tra il 1° gennaio 2024 e il 31 dicembre 2025 hanno effettuato una fotografia di base della ferita, un'acquisizione termica e un prelievo di fluido dalla ferita. La guarigione ritardata è stata definita utilizzando criteri specifici per ciascun tipo di ferita, predeterminati in fase di progettazione dello studio. Sono stati costruiti modelli clinici, basati su caratteristiche digitali, su marcatori infiammatori, su un modello combinato alla baseline e su un modello aggiornato al giorno 7, inserendo obbligatoriamente il tipo di ferita in ciascun modello, e sono stati validati internamente mediante 1000 campioni bootstrap. Dei 168 pazienti (57 con ustioni, 70 con ulcere croniche e 41 con ferite da ricostruzione dei tessuti molli della mano), 59 (35,1%) hanno soddisfatto i criteri di guarigione ritardata. Le ferite con guarigione ritardata erano più profonde e presentavano maggiore esito e tessuto necrotico, punteggi più elevati di essudato e maggiori differenze di temperatura tra ferita e area di riferimento, nonché concentrazioni più elevate di interleuchina-6 (IL-6); diverse altre differenze si sono rivelate imprecise. Le AUC apparenti sono state pari a 0,691 per il modello clinico, 0,717 per il modello combinato alla baseline e 0,715 per il modello aggiornato precoce. Le corrispondenti AUC corrette per l'ottimismo sono state rispettivamente 0,632, 0,660 e 0,649. Il modello combinato alla baseline non ha migliorato in modo significativo la capacità discriminante rispetto al modello clinico (ΔAUC 0,026; DeLong p = 0,400), e l'aggiunta della riduzione dell'area al giorno 7 non ha migliorato il modello combinato alla baseline (ΔAUC -0,002; p = 0,662). Pertanto, questi modelli hanno mostrato prestazioni modeste con validazione interna, senza raggiungere ancora la prontezza per l'uso clinico. Al momento, essi servono principalmente come quadro generatore di ipotesi per la stratificazione precoce del rischio. È necessaria una validazione esterna indipendente e una valutazione prospettica dell'impatto prima di qualsiasi implementazione.
Introduzione
La guarigione ritardata delle ferite rimane un problema clinico nei casi di ustioni, ulcere croniche e ricostruzione postoperatoria dei tessuti molli. Queste condizioni differiscono per causa e tempistiche previste di guarigione, ma un servizio specializzato in ferite deve spesso prendere la stessa decisione operativa iniziale: quali ferite richiedono un monitoraggio più stretto, una valutazione specialistica anticipata o un'intensificazione della valutazione. Le ustioni possono richiedere un'escissione tempestiva o un innesto1,2, le ulcere croniche riflettono l'interazione tra perfusione, pressione, neuropatia, infezione e fattori metabolici3,4, e le ferite ricostruttive possono non guarire a causa di deiscenza, infezione o compromissione di lembi o innesti. Un modello unificato è clinicamente rilevante solo se il tipo di ferita viene mantenuto esplicitamente e l'eterogeneità viene valutata anziché semplicemente assunta.
Le ulcere croniche rappresentano un problema diverso ma altrettanto complesso. Queste ferite spesso persistono a causa di un'alterata perfusione, infezione, neuropatia, pressione, edema, malattie metaboliche o un'eccessiva infiammazione locale. Modelli su larga scala delle ferite croniche hanno dimostrato che fattori a livello della ferita, come area, profondità, durata, localizzazione ed eziologia, contribuiscono in modo significativo alla previsione della guarigione3. Nelle ulcere del piede diabetico, la variazione percentuale precoce dell'area della ferita si è rivelata in grado di prevedere la successiva guarigione completa, con la riduzione dell'area a 4 settimane che funge da parametro pratico per identificare le ferite che difficilmente guariranno con la sola terapia standard4. Tuttavia, attendere diverse settimane per determinare se una ferita sta rispondendo potrebbe essere troppo lento per le ferite ad alto rischio di infezione, perdita di tessuto o insuccesso ricostruttivo.
La valutazione digitale della ferita offre un modo per rendere più oggettiva la valutazione precoce. La fotografia standardizzata della ferita e la planimetria calibrata possono quantificare in modo più coerente l'area della ferita e le variazioni della superficie rispetto alla sola stima visiva5. La misurazione basata su immagini consente inoltre di estrarre ulteriori caratteristiche del letto della ferita, tra cui la percentuale di slough, il tessuto necrotico, l'eritema, l'aspetto correlato all'esudato e l'eterogeneità della trama. I metodi di misurazione digitale basati su smartphone e su ImageJ sono stati valutati con crescente frequenza come strumenti pratici per la valutazione dell'area della ferita in contesti clinici e quasi clinici6. Tuttavia, la maggior parte delle valutazioni della ferita di routine si basa ancora esclusivamente sulla riduzione dell'area, il che potrebbe far trascurare precoci cambiamenti nella qualità del tessuto che precedono una chiusura ritardata.
L'immagine termica fornisce un'ulteriore dimensione non invasiva nella valutazione delle ferite. Le variazioni di temperatura locale possono riflettere l'attività infiammatoria, alterazioni della perfusione, carico batterico o stress tissutale, a seconda del tipo di ferita e del momento temporale. L'analisi della texture termica è stata studiata per prevedere l'andamento di guarigione delle ulcere venose degli arti inferiori, suggerendo che l'eterogeneità termica potrebbe contenere informazioni prognostiche aggiuntive rispetto alla dimensione della ferita7. Recenti revisioni descrivono inoltre la termografia point-of-care come un promettente strumento complementare per il monitoraggio delle ferite, in particolare quando interpretata insieme a caratteristiche cliniche e di imaging, piuttosto che come test diagnostico autonomo8. Per popolazioni di ferite eterogenee, la valutazione termica potrebbe quindi contribuire a rilevare segnali fisiologici non visibili nelle fotografie convenzionali.
Nonostante diverse eziologie, le tre categorie di ferite condividono processi misurabili rilevanti per la riparazione: carico tissutale, attivazione infiammatoria, turnover della matrice, perfusione locale e variazione precoce dell'area della ferita. Le citochine nel liquido delle ferite possono riflettere la risposta tissutale locale9,10, mentre la metalloproteasi della matrice-9 (MMP-9) riflette l'attività proteasica e la degradazione della matrice extracellulare ed è stata associata a una scarsa guarigione delle ulcere del piede diabetico11. Questi domini condivisi forniscono una base biologica per testare un modello comune, ma non dimostrano che gli effetti dei predittori siano identici tra le diverse categorie di ferite.
La maggior parte degli studi pubblicati si concentra su un singolo tipo di ferita o su un unico dominio di misurazione, mentre nelle cliniche specializzate in ferite miste si utilizza un'attrezzatura comune per l'imaging e flussi di valutazione condivisi. Un modello aggregato potrebbe quindi ridurre la frammentazione dei flussi di lavoro, ma il suo valore clinico dipende da una specificazione trasparente del modello, da una validazione interna, da una calibrazione e da una valutazione esplicita dei sottogruppi12. Gli esiti specifici per tipo di ferita e le analisi delle interazioni sono misure di sicurezza necessarie, poiché le tempistiche di guarigione non sono intercambiabili.
Nonostante i processi fisiologici condivisi nella riparazione dei tessuti, permane un divario nell'integrazione di valutazioni multimodali su popolazioni di ferite diverse nei normali contesti clinici. Abbiamo ipotizzato che un nuovo modello combinato, stratificato per tipo di ferita, che integri caratteristiche cliniche, digitali, termiche e infiammatorie precoci, avrebbe migliorato la predizione precoce di un ritardo nella guarigione rispetto alla sola valutazione clinica standard, mantenendo esplicitamente l'eterogeneità eziologica. Di conseguenza, l'obiettivo primario era valutare le associazioni tra queste caratteristiche precoci e il ritardo nella guarigione, e confrontare i modelli clinico e multimodale predeterminati. L'analisi ha inoltre valutato le prestazioni all'interno di ciascuna categoria di ferita, le interazioni tra tipo di ferita e predittori, e la sensibilità all'esposizione a trattamenti successivi al basale. Considerando il disegno dello studio basato su un singolo centro, tutte le stime delle prestazioni sono state considerate esplorative e validate internamente, piuttosto che pronte per l'applicazione. Se validato esternamente, questo approccio potrebbe in ultima analisi influenzare il processo decisionale clinico, indirizzando le ferite ad alto rischio verso interventi specialistici precoci e ottimizzando l'allocazione delle risorse nei servizi misti per le ferite.
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Protocollo
Lo studio è stato esaminato e approvato prima dell'avvio dal Comitato Etico dell'Ospedale Generale del Northern Theater Command (numero di approvazione Y(2023)455; data di approvazione 11 novembre 2023). Il Comitato Etico ha esentato dal requisito del consenso informato scritto poiché lo studio era strettamente osservazionale e non interventistico. I dati clinici, le fotografie delle ferite, le immagini termiche, i campioni di liquido o tamponi prelevati dalle ferite e i dati sui biomarcatori sono stati anonimizzati e codificati con identificatori univoci dello studio; la chiave per la ridentificazione è stata conservata separatamente ed era accessibile solo al personale autorizzato dello studio. I dettagli di tutti i reagenti, delle attrezzature, del modello della telecamera termica e dei nomi/versioni/RRID del software utilizzati sono elencati nella Tabella dei Materiali.
Disegno dello studio e contesto
Questo studio osservazionale prospettico è stato condotto presso il Dipartimento di Chirurgia Plastica e delle Ustioni e l'Unità di Chirurgia della Mano di un ospedale universitario tra il 1° gennaio 2024 e il 31 dicembre 2025. Gli adulti consecutivi con ferite da ustione, ulcere croniche o ferite da ricostruzione dei tessuti molli della mano sono stati sottoposti a screening durante la prima valutazione della ferita o entro 48 ore dal intervento chirurgico. La redazione del rapporto ha seguito le raccomandazioni STROBE (Strengthening the Reporting of Observational Studies in Epidemiology)13. Il percorso di screening, arruolamento, valutazione iniziale, follow-up e analisi è illustrato in Figura 1.
Un totale di 196 pazienti con ferite da ustione, ulcere croniche o ferite da ricostruzione del tessuto molle della mano sono stati sottoposti a screening tra il 1° gennaio 2024 e il 31 dicembre 2025. Dopo l'esclusione di 28 pazienti (12 non soddisfacevano i criteri di idoneità, 6 avevano immagini di base incomplete, 5 non avevano campioni di fluido o tamponi utilizzabili e 5 hanno rinunciato al follow-up), sono stati arruolati 168 pazienti, classificati in base al tipo di ferita: ustioni, ulcere croniche o ferite da ricostruzione del tessuto molle della mano. Tutti i pazienti arruolati hanno effettuato una fotografia standardizzata della ferita, un'immagine termica e un campionamento dei biomarcatori del fluido della ferita al basale, seguiti da valutazioni programmate al giorno 7, giorno 14, giorno 21, giorno 28/settimana 4 e settimana 12. La classificazione finale ha assegnato i pazienti ai gruppi di guarigione tempestiva o ritardata per l'analisi, con guarigione ritardata definita in senso ampio come il mancato raggiungimento di obiettivi specifici di chiusura della ferita o la necessità di interventi chirurgici non pianificati.
Partecipanti
I pazienti erano idonei se avevano un'età compresa tra 18 e 85 anni, presentavano una ferita bersaglio clinicamente identificabile con un letto della ferita misurabile ed era previsto che completassero almeno 4 settimane di follow-up. Sono state incluse tre categorie di ferite: ferite da ustione, ulcere croniche e ferite da ricostruzione dei tessuti molli della mano. Queste eziologie biologicamente distinte sono state raggruppate per riflettere la realtà operativa di un servizio terziario misto per le ferite e per catturare domini misurabili condivisi della riparazione tissutale, con l'eterogeneità eziologica affrontata esplicitamente mediante analisi prespecificate per sottogruppi e interazioni (descritte in dettaglio nella sezione Analisi statistica). Le ferite da ustione includevano ustioni superficiali di spessore parziale, ustioni profonde di spessore parziale e ustioni di spessore totale, gestite con medicazioni conservative, debridamento in stadi o innesto, quando clinicamente necessario. Le ulcere croniche includevano ulcere del piede diabetico, ulcere venose degli arti inferiori, ulcere da pressione e ulcere traumatiche non cicatrizzanti di durata superiore a 4 settimane. Le ferite da ricostruzione dei tessuti molli della mano includevano ferite successive a riparazione con lembi locali, innesto cutaneo, copertura di ferite con tendini esposti o ricostruzione di difetti dei tessuti molli.
I pazienti sono stati esclusi se presentavano lesioni maligne, malattia autoimmune sistemica attiva, terapia con corticosteroidi sistemici o immunosoppressori nei 30 giorni precedenti, chemioterapia nei 3 mesi precedenti, grave malattia arteriosa periferica che richiedeva una rivascolarizzazione urgente, imaging di base della ferita incompleto, campioni di fluido o tamponi della ferita non disponibili, o perdita al follow-up prima della prima valutazione dell'esito.
Per i pazienti con ferite multiple, una ferita bersaglio è stata selezionata prima dell'imaging basale. La ferita bersaglio è stata definita come la ferita con l'area più estesa, con il coinvolgimento tissutale più profondo o con il rischio maggiore di chiusura ritardata. La stessa ferita bersaglio è stata seguita per tutta la durata dello studio.
Linea temporale dello studio e programma delle valutazioni
La valutazione basale è stata definita come T0. Per i pazienti con ustioni e ulcere croniche, T0 corrispondeva alla prima valutazione standardizzata della ferita dopo l'arruolamento. Per i pazienti sottoposti a ricostruzione del tessuto molle della mano, T0 è stato definito come il giorno postoperatorio 1 fino al giorno 3, prima del cambio della medicazione di routine ogni volta che possibile.
Le valutazioni di follow-up sono state eseguite al giorno 7 ± 2 giorni, al giorno 14 ± 3 giorni, al giorno 21 ± 2 giorni per la valutazione dell'epitelizzazione delle ustioni, al giorno 28 ± 5 giorni e alla settimana 12 ± 7 giorni. Le ferite da ustione sono state valutate per l'epitelizzazione al giorno 21. Le ulcere croniche sono state valutate per la riduzione precoce dell'area alla settimana 4 e per la chiusura completa entro la settimana 12. Le ferite da ricostruzione della mano sono state valutate per chiusura stabile, deiscenza della ferita, compromissione di lembi o innesti, infezione e revisioni non pianificate entro il giorno 28 postoperatorio. Il programma fisso di valutazione è riportato nella Table 1.
Fotografia standardizzata della ferita e misurazione digitale della ferita
Le fotografie delle ferite sono state ottenute utilizzando uno smartphone commerciale dotato di una fotocamera principale da 48 megapixel, posizionato approssimativamente a 30 cm di altezza e perpendicolare al piano della ferita. Un righello sterile monouso da 2 cm e una scheda di calibrazione del colore sono stati posizionati sul piano della ferita al di fuori del campo sterile. Il flash è stato disattivato, è stata utilizzata un'illuminazione clinica fissa e la risoluzione dell'immagine era di almeno 3024 pixel × 4032 pixel. Le immagini con sfocatura dovuta al movimento, bordi della ferita incompleti, eccessivo riflesso, righello o scheda del colore mancanti, oppure con un angolo superiore a circa 15°, sono state ripetute prima dell'applicazione della medicazione.
Il preelaborazione delle immagini è stata eseguita utilizzando un software open source per l'analisi delle immagini. Le immagini sono state ruotate in un'orientazione comune, ritagliate per includere la ferita bersaglio e la pelle di riferimento circostante, e ridimensionate utilizzando il righello da 2 cm. È stata normalizzata la colorazione utilizzando le aree neutre della scheda di calibrazione del colore prima della segmentazione del tessuto. L'area di interesse fotografica è stata allineata tra le diverse visite utilizzando il righello, i punti di riferimento sul margine della ferita e la maschera poligonale salvata. I margini della ferita sono stati tracciati indipendentemente da due valutatori addestrati, ciechi rispetto allo stato di guarigione. Se le stime dell'area differivano di oltre il 10%, un terzo valutatore ripeteva la misurazione e si utilizzava la media delle due stime più vicine14. Le caratteristiche digitali di base comprendevano area della ferita, perimetro, circolarità, percentuale di slough, percentuale di tessuto necrotico, indice di eritema, punteggio dell'esudato e entropia della trama. Lo slough e il tessuto necrotico sono stati segmentati nel software di analisi delle immagini dopo la normalizzazione del colore, utilizzando lo strumento di soglia basato sul colore Hue–Saturation–Brightness. Le soglie sono state ottimizzate interattivamente per ogni immagine da due valutatori addestrati e ciechi, secondo procedure operative standardizzate, con il consenso visivo tra i valutatori rispetto all'immagine normalizzata a colori veri come criterio finale di accettazione. A ciò è seguita la correzione manuale dei residui di medicazione, delle macchie ematiche, dei riflessi speculari e dei pixel non appartenenti alla ferita. Tutte le modifiche sono state salvate nell'insieme delle aree di interesse del software. L'entropia della trama è stata calcolata a partire da immagini in scala di grigi utilizzando un plugin di matrice di co-occorrenza dei livelli di grigio presente nel software, con una distanza tra pixel di 1 e direzioni di 0°, 45°, 90° e 135°, e i quattro valori sono stati mediati.
Il tasso di riduzione dell'area della ferita al giorno 7 è stato calcolato come segue:
(1)
Un valore negativo indicava un aumento delle dimensioni della ferita. L'affidabilità dell'area della ferita al basale è stata valutata mediante il coefficiente di correlazione intraclasse [ICC(2,1)], un modello a effetti casuali bidirezionale con accordo assoluto, e un intervallo di confidenza bootstrap al 95% a livello soggetto.
Immagini termiche e caratteristiche derivate dalla temperatura
Le immagini termiche sono state acquisite utilizzando una termocamera commerciale compatibile con smartphone, collegata allo stesso smartphone. L'impostazione dell'emissività è stata fissata a 0,98 per l'imaging della superficie cutanea. Il dispositivo è stato calibrato prima di ogni sessione di acquisizione secondo la procedura di calibrazione automatica del produttore. Le immagini sono state catturate dopo che la ferita era stata esposta all'aria ambiente per 5 min. La temperatura ambiente è stata mantenuta a 22–25 °C e l'umidità relativa al 40–60%. La detersione della ferita, l'irrigazione, l'applicazione di antimicrobici topici e la debridement non sono stati eseguiti nei 15 min precedenti l'imaging.
Sono state registrate tre aree: il letto della ferita, la cute perilesionale entro 1 cm dal margine della ferita e la cute integra di riferimento, contralaterale o adiacente. La variabile termica principale, la differenza di temperatura tra ferita e riferimento, è stata calcolata sottraendo la temperatura media dei pixel dell'area di riferimento della cute integra dalla temperatura media dei pixel dell'area del letto della ferita. È stata predefinita una differenza di ≥2,0 °C come modello ad alto rischio termico. La termografia è stata considerata un metodo complementare poiché la temperatura è sensibile a infiammazione, perfusione, ambiente e manipolazioni recenti7,8.
L'entropia della texture termica è stata estratta utilizzando linguaggi di programmazione open source standard e librerie di visione artificiale. Il fotogramma termico è stato ritagliato in modo da avere lo stesso campo visivo della fotografia; la maschera della ferita è stata registrata utilizzando i punti di riferimento del bordo della ferita e il sovraimpressione della telecamera, quindi verificata visivamente prima dell'estrazione. Le intensità dei pixel all'interno della regione della ferita sono state normalizzate rispetto alla regione di riferimento della pelle integra. I fotogrammi termici che non superavano i controlli di messa a fuoco, campo visivo, stabilizzazione o registrazione sono stati ripetuti o esclusi. L'analisi della texture termica era di tipo esplorativo7.
Raccolta del liquido della ferita e dei marcatori infiammatori locali
I campioni di infiammazione locale sono stati raccolti al tempo T0 prima della pulizia della ferita, dell'irrigazione, del debridement o della somministrazione di farmaci topici. Quando era presente un quantitativo sufficiente di essudato, il liquido della ferita è stato raccolto utilizzando un tampone sterile in rayon posizionato delicatamente sul letto della ferita per 30 secondi senza provocare sanguinamento. Per ferite relativamente secche, il letto della ferita è stato inumidito con 200 µL di soluzione fisiologica sterile e il tampone è stato raccolto dopo 60 secondi. Ogni tampone è stato inserito in 1,0 mL di soluzione salina fosfato tampone contenente lo 0,05% di Tween-20, vortexato per 60 secondi e centrifugato a 3.000 x g per 10 minuti a 4 °C. Il soprannatante è stato suddiviso in aliquote e conservato a −80 °C. I campioni sono stati scongelati una sola volta prima del saggio.
Il pannello infiammatorio locale includeva interleuchina-6 (IL-6), interleuchina-8 (IL-8/CXCL8), fattore di necrosi tumorale-alfa (TNF-α) e metalloproteasi della matrice-9 (MMP-9). Tutti i biomarcatori sono stati misurati utilizzando kit per saggio immunoenzimatico (ELISA) disponibili in commercio. I saggi sono stati eseguiti seguendo le istruzioni dei produttori. In particolare, le incubazioni primarie sono state effettuate a temperatura ambiente (20–25 °C) per 2 h. Gli intervalli della curva standard e i limiti inferiori di rilevamento sono stati rispettivamente di 3,1–300 pg/mL e 0,7 pg/mL per l'IL-6; 1,5 pg/mL e 7,5 pg/mL per l'IL-8/CXCL8; 0,5 pg/mL e 5,5 pg/mL per il TNF-α; e 31,2 pg/mL e 2.000 pg/mL per la MMP-9. I campioni sono stati analizzati in duplicato e ripetuti qualora il coefficiente di variazione superasse il 15%. Le citochine sono state espresse in pg/mL e la MMP-9 in ng/mL. Per caratterizzare il microambiente locale sono state utilizzate metodiche standardizzate di tamponamento della ferita15.
La concentrazione totale di proteine in ciascun eluato del liquido della ferita è stata misurata mediante saggio proteico con acido bicinconinico. L'analisi primaria ha utilizzato concentrazioni assolute dei marcatori. Un'analisi di sensibilità ha utilizzato concentrazioni dei biomarcatori normalizzate rispetto alla concentrazione totale di proteine per ridurre l'influenza della diluizione dell'esudato.
I campioni di sangue periferico sono stati raccolti al tempo T0 per il conteggio dei globuli bianchi (WBC), la proteina C-reattiva, l'albumina sierica, l'emoglobina, il glucosio a digiuno e l'emoglobina glicata, quando clinicamente disponibili. È stato eseguito un esame colturale batterico della ferita in caso di sospetto clinico di infezione o in presenza di essudato purulento.
Documentazione della valutazione clinica della ferita e del trattamento
A ogni visita sono stati registrati la profondità della ferita, il livello di essudato, il tessuto necrotico, lo scolo, la granulazione, l'epitelializzazione, l'eritema peri-lesionale, l'odore e il dolore. La profondità della ferita è stata classificata come segue: grado 1, coinvolgimento epidermico o del derma superficiale; grado 2, coinvolgimento a tutto spessore della cute o del tessuto sottocutaneo senza esposizione di tendini, ossa, capsula articolare o impianti; grado 3, coinvolgimento profondo con esposizione di tendini, ossa, capsula articolare, impianti o compromissione di lembi o innesti.
L'esudato è stato valutato su una scala da 0 a 4 (0 = assente; 1 = minimo; 2 = moderato; 3 = abbondante; 4 = eccessivo o che richiede un cambio di medicazione non programmato). L'infezione clinica basale è stata definita in presenza di essudato purulento oppure di almeno due dei seguenti segni: aumento del dolore, calore, eritema, gonfiore, cattivo odore, ritardo nella granulazione, tessuto friabile o risposta infiammatoria sistemica.
Il trattamento non è stato assegnato dal protocollo. I record del follow-up riportavano se un paziente aveva ricevuto antibiotici sistemici per >72 h, terapia delle ferite con pressione negativa, debridamento chirurgico post-T0, innesto cutaneo o revisione con lembi, o reintervento non pianificato. Le date esatte di inizio e fine non erano disponibili nel dataset analitico fornito, pertanto non è stato possibile modellare i tempi rispetto alle visite di imaging e di campionamento individuali. Questi indicatori post-basale sono stati utilizzati soltanto nelle analisi di sensibilità, non nei modelli primari basati sul basale.
Definizione e valutazione degli esiti
L'esito primario era un ritardo nella guarigione, definito mediante criteri specifici per tipo di ferita predeterminati. Per le ferite da ustione, il ritardo nella guarigione era definito come mancato raggiungimento dell'epitelizzazione completa entro il giorno 21 dopo il trauma, innesto non pianificato a seguito di fallimento della gestione conservativa o debridamento chirurgico ripetuto per tessuto non vitale persistente. Per le ulcere croniche, il ritardo nella guarigione era definito come una riduzione inferiore al 50% della superficie della ferita entro la settimana 4 o mancato raggiungimento della chiusura completa entro la settimana 12. Per le ferite da ricostruzione dei tessuti molli della mano, il ritardo nella guarigione era definito come mancato raggiungimento di una chiusura stabile della ferita entro il giorno 28 postoperatorio, deiscenza della ferita, necrosi del lembo o dell'innesto che richiede un intervento aggiuntivo, infezione del sito chirurgico nuova o peggiorata dopo T0 che richiede antibiotici sistemici o intervento chirurgico di revisione non pianificato.
La chiusura completa è stata definita come copertura epiteliale totale senza drenaggio né protezione con medicazione in due visite consecutive. La guarigione ritardata dell'ulcera cronica è stata l'unione di 11.
La valutazione degli esiti è stata effettuata da due clinici in cieco rispetto ai valori delle caratteristiche digitali e alle concentrazioni dei biomarcatori. Le divergenze sono state risolte da un terzo specialista senior in ferite. I criteri predeterminati di guarigione ritardata sono riassunti nella Tabella 2.
Punti temporali di previsione e controllo del predittore candidato
Sono stati predefiniti due punti temporali di previsione. Il modello basale utilizzava solo variabili disponibili al tempo T0, incluse variabili cliniche, caratteristiche digitali della ferita al basale, caratteristiche termiche al basale e marcatori infiammatori al basale. Il modello aggiornato precoce includeva inoltre la riduzione dell'area della ferita al giorno 7. Questa separazione ha evitato di trattare le informazioni del giorno 7 come predittori basali.
Il coorte analitico finale comprendeva 168 pazienti e 59 eventi di guarigione ritardata. Il modello combinato basale includeva sei predittori continui/ordinali predeterminati più due indicatori del tipo di ferita; il modello precoce aggiungeva la riduzione dell'area al giorno 7. Questo rapporto eventi-rispetto-a-parametri è limitato, pertanto i coefficienti e le stime per sottogruppi sono stati interpretati con cautela e sono stati riportati i risultati della correzione per l'ottimismo mediante bootstrap.
Gestione dei dati e dati mancanti
I dati clinici sono stati inseriti in una piattaforma elettronica sicura basata sul web per l'acquisizione dei dati. A ogni paziente è stato assegnato un numero identificativo dello studio. Le informazioni identificabili sono state archiviate separatamente rispetto al set di dati analitici. I file delle immagini sono stati rinominati utilizzando il numero identificativo dello studio, il tipo di ferita e il momento della visita (ad esempio, W023_T0_photo e W023_D7_thermal).
Sono stati applicati controlli di intervallo prima dell'analisi, e i valori estremi sono stati mantenuti dopo verifica, piuttosto che essere rimossi automaticamente. La mancanza di dati nei predittori del modello era inferiore al 5%: albumina, riduzione dell'area al giorno 7, eritema e IL-6 presentavano ciascuno tre valori mancanti, escarezione ne aveva tre, e MMP-9 ne aveva sei. I predittori continui sono stati imputati con la mediana del gruppo e i predittori categorici con la moda. Nessun esito primario era mancante.
Analisi statistica
Le analisi sono state riprodotte utilizzando pacchetti standard per l'analisi statistica e dei dati open source. Le variabili continue sono riportate come media ± deviazione standard (SD) e confrontate con test t di Welch per campioni indipendenti; le variabili categoriche sono riportate come n (%) e confrontate con test esatto di Fisher o test chi-quadrato, secondo opportunità. I valori di p sono bilaterali.
I predittori sono stati definiti a priori prima dell'adattamento del modello, invece di essere selezionati in base al valore p univariato. È stata utilizzata la regressione logistica in tutti i casi. Il tipo di ferita è stato rappresentato da indicatori per ulcere croniche e ricostruzione della mano, con le ferite da ustione come riferimento. I predittori continui sono stati standardizzati secondo quanto prestabilito.
Sono stati valutati cinque modelli predeterminati: clinico, basato su caratteristiche digitali della ferita, basato su marcatori infiammatori, combinato alla baseline e combinato aggiornato precocemente. La capacità discriminatoria è stata riassunta tramite l'area sotto la curva (AUC) con intervalli di confidenza (IC) al 95% di DeLong. Sono stati calcolati l'intercetta di calibrazione, la pendenza della calibrazione e il punteggio di Brier. Per la validazione interna sono stati utilizzati 1000 campioni ottenuti con il metodo bootstrap per stimare l'AUC corretta per l'ottimismo, la calibrazione e il punteggio di Brier. È stata seguita la guida Transparent Reporting of a multivariable prediction model for Individual Prognosis or Diagnosis (TRIPOD)16.
Le curve decisionali empiriche sono state calcolate a partire dalle probabilità predette a livello del paziente per soglie comprese tra 0,10 e 0,60. Gli AUC correlati sono stati confrontati mediante test di DeLong. Le prestazioni del modello sono state stimate separatamente all'interno dei sottogruppi di ustione (n = 57), ulcera cronica (n = 70) e ricostruzione della mano (n = 41), utilizzando le predizioni del modello aggregato. Le interazioni tra predittore e tipo di ferita sono state aggiunte un predittore alla volta e valutate mediante un test del rapporto di verosimiglianza a due gradi di libertà. Le analisi per sottogruppo e le analisi delle interazioni erano di tipo esplorativo.
Il flusso di lavoro riproducibile è mostrato in Figura 2. Sono forniti come file supplementari dati anonimizzati a livello del paziente, un dizionario dei dati, le previsioni a livello del paziente, i coefficienti, le tabelle sorgenti delle curve ROC (caratteristica operativa del ricevitore), di calibrazione e della curva decisionale, e gli script Python utilizzati per rigenerare le analisi e le figure.
Analisi di sensibilità
Sono state eseguite cinque analisi di sensibilità: ricalcolo del modello escludendo l'infezione clinica al basale; valutazione delle previsioni del modello aggregato per la mancata chiusura a 12 settimane tra le ulcere croniche; sostituzione di IL-6 e MMP-9 con log(1 + concentrazione); divisione di questi biomarcatori per la proteina totale nel liquido della ferita; e aggiunta di cinque indicatori di trattamento post-basale. L'analisi aggiustata per il trattamento è stata interpretata come una valutazione del confondimento, e non come un modello valido di previsione al basale, poiché i trattamenti erano stati scelti in base alla gravità clinica e alcuni coincidevano parzialmente con i criteri dell'esito.
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Risultati
Selezione dei pazienti e classificazione degli esiti
Tra il 1° gennaio 2024 e il 31 dicembre 2025, sono stati sottoposti a screening 196 pazienti con ferite da ustione, ulcere croniche o ferite da ricostruzione dei tessuti molli della mano. Ventotto pazienti sono stati esclusi: 12 non soddisfacevano i criteri di idoneità, 6 presentavano immagini di base delle ferite incomplete, 5 non potevano fornire campioni utilizzabili di liquido della ferita o tamponi della ferita e 5 hann...
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Discussione
L'analisi a livello del paziente ha portato a una conclusione cauta. Le ferite con guarigione ritardata erano più profonde e mostravano un maggiore carico tissutale, essudato, differenza di temperatura, infezione basale e livelli di IL-6 nei confronti descrittivi, ma la maggior parte dei coefficienti multivariabili prefissati era imprecisa. I modelli multimodali basali e precoci presentavano AUC corretti per l'ottimismo di 0,660 e 0,649 e non hanno mostrato miglioramenti significativi rispetto al modello clinico. Questi ...
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Dichiarazioni
Gli autori non hanno nulla da dichiarare.
Ringraziamenti
Gli autori ringraziano il personale clinico e le infermiere del Dipartimento di Chirurgia delle Ustioni e Chirurgia Plastica, Ospedale Generale del Comando Teatrale Settentrionale, e del Secondo Dipartimento di Chirurgia, Ospedale del Corpo Provinciale del Liaoning della Forza Armata della Polizia Popolare Cinese, per l'assistenza fornita nella selezione dei pazienti e nell'acquisizione delle immagini delle ferite. Gli autori ringraziano inoltre i pazienti partecipanti. Questa ricerca non ha ricevuto finanziamenti specifici da alcuna agenzia pubblica, commerciale o senza scopo di lucro.
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Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Kit per saggio proteico BCA | Thermo Fisher Scientific | 23225 | - |
| Fotocamera termica FLIR ONE Pro | FLIR Systems | 435-0006-03 | - |
| Plugin Texture GLCM per FIJI | Comunità FIJI/ImageJ | v0.4 | - |
| Kit ELISA Quantikine per IL-6 umana | R&D Systems | D6050 | - |
| Kit ELISA Quantikine per IL-8/CXCL8 umana | R&D Systems | D8000C | - |
| Kit ELISA per MMP-9 umana | Abcam | ab100610 | - |
| Kit ELISA Quantikine per TNF-α umana | R&D Systems | DTA00D | - |
| iPhone 14 Pro | Apple | — | - |
| Soluzione salina fosfato tampone (PBS) | Thermo Fisher Scientific | 10010023 | - |
| Swab sterili con punta in rayon | Puritan Medical Products | 25-806 1WR | - |
| Tween-20 | Sigma-Aldrich | P1379 | - |
| X-Rite ColorChecker Classic Mini | Calibrite / X-Rite | MSCCVPR-MINI | - |
| FIJI / ImageJ | National Institutes of Health | 1.54j | SCR_002285 |
| scikit-learn | Sviluppatori di scikit-learn | 1.9.0 | SCR_002577 |
| REDCap | Vanderbilt University | 14.0.9 | SCR_003282 |
| SciPy | Sviluppatori di SciPy | 1.18.0 | SCR_008058 |
| Python | Python Software Foundation | 3.12.13 | SCR_008394 |
| Matplotlib | Squadra di sviluppo di Matplotlib | 3.11.1 | SCR_008624 |
| NumPy | Sviluppatori di NumPy | 2.5.1 | SCR_008628 |
| OpenCV | Squadra OpenCV | 4.9.0 | SCR_015526 |
| Statsmodels | Sviluppatori di Statsmodels | 0.14.6 | SCR_016074 |
| Seaborn | Sviluppatori di Seaborn | 0.13.2 | SCR_018132 |
| pandas | Squadra di sviluppo di pandas | 3.0.5 | SCR_018214 |
| scikit-image | Sviluppatori di scikit-image | 0.22.0 | SCR_021340 |
Riferimenti
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