Niniejszy przegląd analizuje aktualne metody przyłóżkowego monitorowania mikrokrążenia podjęzykowego, kładąc nacisk na jakość pozyskiwania danych, standaryzację sprawozdawczości, walidację oraz implementację kliniczną. Rozróżnia on dowody uznane od koncepcji zaproponowanych przez autorów i określa praktyczne priorytety w zakresie powtarzalności, bezpieczeństwa i przyszłej oceny klinicznej.
Artykuł przeglądowy
Aktualne metody, kontrola jakości i perspektywy translacyjne w zakresie przyłóżkowego monitorowania mikrokrążenia podjęzykowego w stanach krytycznych
* These authors contributed equally
W tym artykule
Podsumowanie
Streszczenie
Zaburzenia mikrokrażenia mogą utrzymywać się u pacjentów w stanie krytycznym nawet po przywróceniu ciśnienia tętniczego, rzutu serca oraz innych systemowych parametrów hemodynamicznych. Błona śluzowa podjęzykowa stanowi dostępny obszar do wielokrotnej oceny mikrokrażenia przy łóżku pacjenta, jednak rutynowe wdrożenie kliniczne jest wciąż ograniczone przez artefakty podczas akwizycji, zależność od operatora, obciążenie analizą obrazu, zmienną jakość pomiarów oraz niepewne zależności z podejmowaniem decyzji terapeutycznych. Celem niniejszego przeglądu narracyjnego jest analiza aktualnych metod przyłóżkowego monitorowania mikrokrażenia podjęzykowego, ocena ich zalet i ograniczeń oraz określenie praktycznych priorytetów w celu ich wprowadzenia do rutynowej praktyki klinicznej. Przegląd podsumowuje uznane i nowo powstające podejścia pomiarowe do oceny morfologii naczyniowej, gęstości naczyń, wzorców przepływu komórek krwi, regionalnych sygnałów związanych z prędkością, utlenowania tkanek oraz jakości danych, podkreślając, że te komplementarne pomiary nie są zamienne i wymagają rygorystycznej kontroli jakości. Ponadto przedstawiono ustandaryzowane rozważania dotyczące akwizycji i raportowania, wskaźniki wydajności, testy powtarzalności, walidację analityczną oraz porównania referencyjne odpowiednie dla różnych domen pomiarowych. Na koniec zaprezentowano zaproponowany przez autorów modularny schemat postępowania, aby zilustrować ustrukturyzowane ramy detekcji, kontroli jakości, przetwarzania danych i raportowania przy łóżku pacjenta. Niniejsze ramy koncepcyjne mają na celu ukierunkowanie przyszłego rozwoju technicznego i walidacji klinicznej i nie stanowią klinicznie zwalidowanego urządzenia, systemu diagnostycznego ani algorytmu leczenia.
Wprowadzenie
Resuscytacja w szoku jest zazwyczaj prowadzona w oparciu o ciśnienie tętnicze, rzut serca, poziom mleczanów oraz inne zmienne systemowe. Choć wskaźniki te są niezbędne, nie zawsze wskazują one, czy krew skutecznie dociera do poszczególnych łożysk kapilarnych. W sepsie uszkodzenie śródbłonka, rozpad glikokaliksu, zaburzone interakcje komórek krwi oraz rozregulowana kontrola naczyniowa mogą zmniejszyć gęstość perfuzji kapilarnej i prowadzić do niejednorodnego przepływu krwi1,2. Gdy hemodynamika systemowa ulega poprawie bez odpowiadającego jej powrotu perfuzji tkankowej, rozbieżność tę określa się mianem niespójności hemodynamicznej3,4.
Błona śluzowa podjęzykowa stanowi praktyczne i łatwo dostępne miejsce do wielokrotnej oceny mikrokrążenia przy łóżku pacjenta. Przenośna mikroskopia witalna (HVM) dostarczyła najszerszego zakresu dowodów klinicznych uzyskanych przy łóżku pacjentów w stanie krytycznym5,6. Niemniej jednak rutynowe wdrożenie kliniczne pozostaje wyzwaniem. Oświadczenia konsensusowe oraz przeglądy metodologiczne wskazały ślinę, nacisk sondy, pęcherzyki powietrza, ruch oraz niestabilne oświetlenie jako częste przyczyny niskiej jakości pozyskiwanych obrazów7. Dodatkowo analiza obrazu jest wymagająca technicznie i często czasochłonna8. Formalne systemy oceny jakości obrazu oraz badania walidacyjne wykazały ponadto, że nagrania wideo o niskiej jakości mogą w znacznym stopniu wpływać na raportowane zmienne mikrokrążeniowe9,10.
Niniejszy przegląd analizuje możliwości i ograniczenia ugruntowanych oraz powstających metod przyłóżkowego monitorowania mikrokrążenia podjęzykowego, wskazuje obszary o najsilniejszych dowodach wspierających oraz omawia praktyczne wymagania niezbędne do skutecznej translacji klinicznej. Zamiast przedstawiać szeroki przegląd patofizjologii mikrokrążenia lub technologii monitorowania, recenzja koncentruje się na ustandaryzowanych pomiarach pochodnych HVM, jakości akwizycji, rozpoznawaniu trybów awarii, minimalnych wymaganiach dotyczących raportowania, weryfikacji na poziomie modułów, walidacji analitycznej specyficznej dla danej domeny oraz etapowym podejściu do oceny klinicznej. W całym przeglądzie ugruntowane dowody są wyraźnie odróżnione od zaproponowanych przez autorów koncepcji projektowych i priorytetów walidacji, aby uniknąć sugestii, że proponowane ramy stanowią klinicznie zwalidowany system monitorowania.
Przegląd i perspektywa
Przegląd literatury i zakres
Wstępne ukierunkowane wyszukiwanie objęło bazy PubMed/MEDLINE, Embase oraz Web of Science Core Collection od momentu ich powstania do 1 stycznia 2026 roku. 2 czerwca 2026 roku przeprowadzono ukierunkowaną aktualizację wyszukiwania w celu zidentyfikowania nowo opublikowanych badań bezpośrednio związanych z monitorowaniem mikrokrążenia podjęzykowego, ustandaryzowanymi metrykami ręcznej mikroskopii witalnej, jakością obrazowania, potencjalnymi podejściami do detekcji, analizą automatyczną, walidacją na poziomie modułów oraz translacją kliniczną. Terminy wyszukiwania łączyły mikrokrążenie podjęzykowe z obrazowaniem widmowym o ortogonalnej polaryzacji (OPS), obrazowaniem w ciemnym polu bocznym (SDF), obrazowaniem w ciemnym polu padającym (IDF), spektroskopią bliskiej podczerwieni (NIRS), metodami laserowymi i dopplerowskimi, przezskórnym monitorowaniem dwutlenku węgla, automatyczną analizą obrazu, sztuczną inteligencją, sepsą, wstrząsem oraz stanami krytycznymi. Przeszukano również listy referencyjne odpowiednich przeglądów, oświadczeń konsensusowych i prac metodologicznych.
Kwerenda została zaprojektowana w celu wsparcia syntezy narracyjnej i translacyjnej, a nie w celu dostarczenia wyczerpującej oceny efektu leczenia lub dokładności diagnostycznej. Do kwalifikowalnych źródeł zaliczono oświadczenia konsensusowe, badania metodologiczne i walidacyjne, kliniczne badania obserwacyjne i interwencyjne oraz wytyczne dotyczące raportowania istotne dla systemów monitorowania we wczesnej fazie. Badania na zwierzętach oraz badania inne niż podjęzykowe włączono tylko wtedy, gdy wyjaśniały one prawdopodobieństwo fizjologiczne, ograniczenia techniczne lub punkty odniesienia dopasowane do danej dziedziny. Przegląd ograniczono do publikacji w języku angielskim. Z wyjątkiem ujawnionego patentu, który posłużył jako przykładowy model projektu, źródła niepoddane recenzji nie były wykorzystywane jako dowody wydajności pomiarowej lub skuteczności klinicznej. Nie przeprowadzono systematycznego przeglądu krajobrazu patentowego. Nie wykonano formalnej oceny ryzyka błędu systematycznego ani syntezy ilościowej. Omówiony poniżej, ujawniony przez autora patent nie był traktowany jako dowód analitycznej poprawności, bezpieczeństwa, wykonalności, gotowości regulacyjnej ani skuteczności klinicznej.
Dowody kliniczne i ograniczenia hemodynamici systemowej
Większość dowodów klinicznych dotyczy korelacji, a nie wytycznych terapeutycznych. W przypadku wstrząsu septycznego badano połączone parametry perfuzji obwodowej i podjęzykowej w celu oceny prognostycznej1. Niższa gęstość unaczynienia perfundowanego została powiązana z dysfunkcją narządową i śmiertelnością12, a nieprawidłowa perfuzja podjęzykowa podczas przyjęcia na oddział intensywnej terapii (OIT) była niezależnie skorelowana z 30-dniową śmiertelnością u pacjentów w wieku 80 lat lub starszych we wstrząsie13. Badania te potwierdzają kliniczną istotność oceny mikrokrążenia podjęzykowego, jednak nie wykazują, że podejmowanie działań w oparciu o pomiary mikrokrążenia poprawia wyniki leczenia pacjentów.
Głównymi dowodami z badań randomizowanych są wciąż ostrzeżenia. W badaniu wieloośrodkowym uwzględnienie zmiennych mikrokrążenia podjęzykowego w planie leczenia doprowadziło do częstszych zmian w płynoterapii i terapii naczynioaktywnej, ale nie zmniejszyło śmiertelności w ciągu 30 dni14. Przeglądy dotyczące podawania płynów wykazują podobnie zmienne odpowiedzi: poprawa jest bardziej prawdopodobna, gdy rzut serca wzrasta, a perfuzja tkankowa jest upośledzona, jednak nie można zakładać korzyści dla każdego pacjenta lub każdej strategii płynoterapii15,16. Szerszy przegląd resuscytacji kierowanej mikrokrążeniem doprowadził do podobnego wniosku, mianowicie, że użyteczność kliniczna tego podejścia pozostaje nieudowodniona17.
Plausybilność fizjologiczna, związek prognostyczny, trafność pomiaru, wykonalność przy łóżku pacjenta oraz użyteczność kliniczna stanowią zatem odrębne zagadnienia. System monitorowania użyteczny klinicznie musi robić więcej niż tylko wykrywać sygnał nieprawidłowy; musi on generować powtarzalne pomiary, wskazywać, kiedy dane są niewiarygodne, oraz integrować się z określonym wcześniej procesem ponownej oceny, nie prowokując przy tym niewłaściwej interwencji.
Wartość kliniczna i ograniczenia obszaru podjęzykowego
Błona śluzowa podjęzykowa zawiera gęstą powierzchowną sieć naczyniową, która może być wielokrotnie oceniana przy łóżku pacjenta. Morfologia naczyniowa tego obszaru została zmapowana u zdrowych ochotników18, a wybór miejsca pod kierunkiem anatomicznym może poprawić spójność między kolejnymi pomiarami19. Opisano również rzedzenie kapilar podjęzykowych w przewlekłej niewydolności serca20. Wspólnie znaleziska te potwierdzają, że błona śluzowa podjęzykowa jest wykonalnym miejscem obserwacji, choć nie ustanawiają one uniwersalnych zakresów referencyjnych dla różnych jednostek chorobowych lub urządzeń.
Pomiary podjęzykowe pozostają regionalne, a nie systemowe. Badanie wstrząsu krwotocznego u świń wykazało, że sygnał tonometryczny z obszaru podjęzykowego odzwierciedlał lokalne zmiany w mikrokrążeniu21, a badanie na owcach zidentyfikowało równoległe zmiany w mikrokrążeniu spojówek i obszaru podjęzykowego w wybranych warunkach sepsy i krwotoku2. Dane dotyczące ludzi są mniej spójne: mikrokrążenie jelitowe i podjęzykowe reagowało odmiennie na próbę płynową po operacji z powodu sepsy brzusznej23. Monitorowanie podjęzykowe powinno zatem być interpretowane jako dostarczanie informacji z dostępnego łoża tkankowego, a nie jako uniwersalny substytut dla każdego organu.
Ustanowione i kandydujące domeny pomiarowe
Metody rozważane w niniejszym przeglądzie można pogrupować w cztery główne kategorie pomiarowe: morfologię i gęstość naczyniową, przepływ komórek krwi lub prędkość regionalną, utlenowanie tkanek oraz jakość danych. Stopień dojrzałości dostępnych dowodów różni się znacząco. HVM posiada dedykowane standardy akwizycji i analizy obrazów podjęzykowych5,6, podczas gdy kilka innych modalności jest uwzględnionych jako podejścia komplementarne, pośrednie, wyłaniające się lub kandydujące. Pomiary gazów tkankowych najlepiej rozpatrywać oddzielnie jako opcjonalne informacje kontekstowe, ponieważ nie wizualizują one bezpośrednio naczyń podjęzykowych ani przepływu kapilarnego. Żadna pojedyncza metoda nie obejmuje wszystkich domen pomiarowych, a wyniki uzyskane z różnych zasad fizycznych nie powinny być traktowane jako zamienne.
HVM zapewnia najbardziej bezpośrednią wizualizację erytrocytów przemieszczających się przez powierzchowne naczynia podjęzykowe. Obrazowanie OPS po raz pierwszy umożliwiło wizualizację mikrokrążenia w świetle spolaryzowanym przy łóżku pacjenta24. Obrazowanie SDF następnie poprawiło kontrast obrazu dzięki zastosowaniu pierścienia impulsowych diod emitujących światło25, a obrazowanie IDF zostało później wprowadzone jako technika ręczna do badań pooperacyjnych i w opiece intensywnej26. Metody te charakteryzują przede wszystkim morfologię naczyniową, gęstość naczyń i wzorce przepływu, a nie absolutny objętościowy przepływ krwi.
Metoda HVM jest szczególnie wrażliwa na jakość akwizycji. Ślina, pęcherzyki powietrza, ucisk tkanek, ruchy, niewłaściwa ostrość oraz niestabilne oświetlenie mogą przesłaniać naczynia lub zmieniać pozorny wzorzec przepływu9,10. W związku z tym ocena jakości jest integralnym elementem samego pomiaru. Raport możliwy do interpretacji klinicznej powinien wskazywać proporcję danych przyjętych do analizy, przyczyny odrzucenia segmentów obrazu, informację o wykryciu artefaktów ucisku lub ruchu oraz o tym, czy uzyskano akceptowalną akwizycję.
Obrazowanie refleksyjne w bliskiej podczerwieni oraz NIRS reprezentują odmienne podejścia. W niniejszym przeglądzie obrazowanie refleksyjne w bliskiej podczerwieni odnosi się do potencjalnej techniki opartej na kamerze, mającej na celu zwiększenie kontrastu naczyń powierzchownych. Z kolei NIRS wyznacza sygnał utlenowania tkanki uśredniony dla danej objętości na podstawie absorpcji i rozpraszania światła i nie pozwala na rozdzielenie poszczególnych naczyń kapilarnych27. Pomiary NIRS zależą od geometrii próbkowania, składu tkanki, kontaktu sondy oraz algorytmów specyficznych dla urządzenia; w związku z tym pomiary uzyskane za pomocą różnych systemów nie są koniecznie wymienne28. Ponieważ znaczna część dostępnych dowodów nie jest specyficzna dla warunków podjęzykowych na oddziałach intensywnej terapii, NIRS jest uważany za uzupełniającą metodę oceny utlenowania, a nie za uznany zamiennik dla HVM.
Laserowa dopplerometria przepływów dostarcza sygnału związanego z lokalną perfuzją29, podczas gdy obrazowanie kontrastu plamek laserowych pozwala na generowanie przestrzennych map perfuzji30. Chociaż techniki te znajdują szersze zastosowanie w ocenie perfuzji, nie są one uznanymi zamiennikami podjęzykowego badania HVM w praktyce intensywnej terapii. Fotopletyzmografia brzusznej powierzchni języka oparta na kamerze jest obiecującym, lecz wciąż eksperymentalnym podejściem, które wymaga dalszej standaryzacji wyznaczanych z niej parametrów31. Podobnie, przezskórne monitorowanie dwutlenku węgla może dostarczać dodatkowych informacji na temat wymiany gazowej lub perfuzji obwodowej w wybranych warunkach OIT, jednak nie jest ono techniką obrazowania podjęzykowego ani bezpośrednim pomiarem morfologii mikronaczyniowej lub przepływu kapilarnego32.
Praktycznym wnioskiem jest to, że pomiar gęstości, szacowana prędkość wyznaczona metodą Dopplera, pomiar natlenienia oraz transkutaneousny sygnał gazowy odpowiadają na różne pytania fizjologiczne. Chociaż łączenie tych pomiarów może być korzystne, każdy sygnał powinien zachować własne jednostki, ograniczenia, wskaźniki jakości oraz odpowiednią metodę referencyjną. Kategorie pomiarowe i reprezentatywne techniki zostały podsumowane w Tabeli 1.
| Kategoria pomiaru | Reprezentatywne metody i podejścia kandydujące | Główne wyniki | Główne zalety | Główne ograniczenia i artefakty | Dojrzałość dowodów i rola translacyjna | Reprezentatywne referencje |
| Morfologia i gęstość | Przenośna mikroskopia witalna (HVM; obrazowanie z ortogonalną polaryzacją spektralną [OPS], obrazowanie ciemnego pola w strumieniu bocznym [SDF] i w polu natychmiastowym [IDF]; uznane podejście badawcze dla obszaru podjęzykowego); obrazowanie odbiciowe w bliskiej podczerwieni oparte na kamerze (kandydujące podejście dla naczyń powierzchownych) | HVM: całkowita gęstość naczyń (TVD), gęstość naczyń perfundowanych (PVD), gęstość z rozwarstwieniem według wielkości naczyń, rozkład szerokości naczyń, ciągłość segmentów i heterogeniczność przestrzenna. Kandydujące obrazowanie odbiciowe: kontrast naczyń powierzchownych, ciągłość segmentów i gęstość naczyń widocznych. | HVM bezpośrednio wizualizuje wypełnione erytrocytami mikronaczynia i posiada najbardziej rozwinięte standardy akwizycji i analizy obrazów podjęzykowych. Obrazowanie odbiciowe oparte na kamerze może wspierać mapowanie naczyń powierzchownych i wbudowaną analizę obrazu. | HVM jest wrażliwy na nacisk sondy, ruch, ślinę, pęcherzyki powietrza, ostrość i oświetlenie. Definicje i wartości pomiarowe zależą od progów wielkości naczyń, wyboru fragmentu obrazu, oprogramowania i reguł analizy. Obrazowanie odbiciowe w bliskiej podczerwieni nie jest równoważne z HVM i może nie rozdzielać przepływu erytrocytów w kapilarach. | Uznana: ocena morfologii i gęstości HVM w miejscu podjęzykowym na OIT. Kandydująca: obrazowanie odbiciowe jako dane wejściowe dla naczyń powierzchownych, wymagające niezależnej walidacji konstrukcji i kryteriów. | 5, 6, 8–10, 24–26 |
| Przepływ i prędkość | Punktowanie perfuzji i przepływu HVM (PPV, MFI i indeks heterogeniczności przepływu), prędkość erytrocytów wyznaczona z obrazu, laserowa flowmetria Dopplera, obrazowanie kontrastowe laserowego plamkowania (laser speckle contrast imaging), fotopletyzmografia oparta na kamerze (wyłaniająca się) oraz regionalny pomiar Dopplera (kandydujące dane wejściowe) | Procent naczyń perfundowanych (PPV), półilościowy indeks przepływu mikronaczyniowego (MFI), indeks heterogeniczności przepływu, prędkość erytrocytów wyznaczona z obrazu, strumień lub mapy związane z perfuzją, cechy związane z pulsacyjnością oraz kandydujące sygnały związane z prędkością regionalną. | Zapewnia komplementarne informacje o perfuzji, przestrzennej heterogeniczności przepływu, prędkości i zmianach pulsacyjnych. HVM oferuje zstandaryzowaną półilościową ocenę przepływu. | MFI jest półilościową oceną przepływu, a nie bezwzględnym pomiarem prędkości erytrocytów. W zależności od modalności wyniki mogą być względne, regionalne lub zależne od głębokości. Na porównywalność wpływają: charakterystyka urządzenia, algorytmy analityczne, progi wielkości naczyń, ruch, kalibracja, głębokość próbkowania, sprzężenie akustyczne i kąt insonacji. | Uznana (ograniczona do HVM): punktowanie perfuzji i przepływu podjęzykowego. Ograniczona/pośrednia: laserowe metody perfuzji. Wyłaniająca się: fotopletyzmografia brzusznej strony języka. Kandydująca: regionalny pomiar Dopplera wymagający walidacji dopasowanej do dziedziny. | 5, 6, 8, 29–31, 3, 40 |
| Ukoksygenienie | Spektroskopia w bliskiej podczerwieni (NIRS); skalibrowane podejścia wielospektralne lub spektroskopowe (opcjonalne) | Szacunki związane z utlenowaniem tkanek i dynamiczne odpowiedzi podczas kontrolowanych zaburzeń fizjologicznych. | Zapewnia nieinwazyjne śledzenie trendów i komplementarne informacje dotyczące utlenowania tkanek. | Sygnały są uśrednione objętościowo i zależą od głębokości próbkowania, optycznych właściwości tkanki, nacisku sondy, światła otoczenia i kalibracji specyficznej dla urządzenia. Pojedyncze mikronaczynia nie są rozdzielane. | Ograniczona/pośrednia w miejscu podjęzykowym na OIT. Odpowiednia jako opcjonalny komplementarny moduł utlenowania po kalibracji i walidacji fizjologicznej; nie zastępuje oceny morfologii naczyń ani przepływu. | 27, 28 |
| Jakość danych | Konsensus standardów akwizycji, systemy punktowania jakości obrazu oraz manualna lub ekspercka weryfikacja jakości | Procent zaakceptowanych danych, przyczyny odrzucenia, flagi jakości związane z ostrością, ruchem, naciskiem, oświetleniem lub wydzielinami, wskaźnik niepowodzeń akwizycji oraz wskaźniki powtarzalności. | Ujawnia niezawodność pomiaru, niepewność oraz przyczyny wykluczenia danych. | Progi jakości są specyficzne dla danej modalności. Każdy zautomatyzowany system selekcji jakości wymaga niezależnej walidacji względem uprzednio określonego standardu referencyjnego. | Uznana: interdyscyplinarne standardy akwizycji i analizy HVM. Przyszłe zastosowanie: zautomatyzowana selekcja jakości wymagająca niezależnej walidacji. | 5–10 |
| Opcjonalne kontekstowe pomiary gazów tkankowych | Przezskórne monitorowanie dwutlenku węgla (kontekstowe; nie jest to metoda obrazowania podjęzykowego) | Przezskórne napięcie dwutlenku węgla, różnica między przezskórnym a tętniczym stężeniem dwutlenku węgla oraz trendy czasowe. | Zapewnia ciągłe, nieinwazyjne informacje kontekstowe dotyczące wentylacji i może odzwierciedlać zaburzenia hemodynamiczne przy interpretacji wraz z pomiarami tętniczymi. | Nie wizualizuje morfologii mikronaczyniowej podjęzykowej ani przepływu komórek krwi. Dokładność zależy od temperatury czujnika, wyrównania, kalibracji, perfuzji skóry i lokalnych warunków tkankowych. | Pośredni dodatek kontekstowy: nie jest to metoda monitorowania podjęzykowego ani główny moduł platformy. | 32 |
Tabela 1: Ustanowione i kandydackie kategorie pomiarowe dla przyłóżkowej oceny mikrokrążenia podjęzykowego. Tabela podsumowuje reprezentatywne techniki pomiarowe, główne parametry wyjściowe, najważniejsze zalety, ograniczenia i artefakty, stopień dojrzałości dowodów, role translacyjne oraz reprezentatywne referencje. Kategorie pomiarów fizjologicznych (morfologia i gęstość, przepływ i prędkość oraz natlenienie) są przedstawione oddzielnie od jakości danych, która jest wymaganiem przekrojowym, oraz opcjonalnych pomiarów kontekstowych gazów tkankowych. Uwaga. Morfologia i gęstość, przepływ i prędkość oraz natlenienie stanowią kategorie pomiarów fizjologicznych. Jakość danych jest wymaganiem przekrojowym, mającym zastosowanie do wszystkich obszarów pomiarowych. Opcjonalne monitorowanie gazów tkankowych jest przedstawione oddzielnie jako informacja kontekstowa, a nie jako podstawowa kategoria pomiaru podjęzykowego. Pojedyncza technika może przyczyniać się do więcej niż jednej kategorii; w związku z tym kategorie te nie wykluczają się wzajemnie. HVM posiada obecnie najbardziej rozwinięte standardy akwizycji i analizy obrazów podjęzykowych na oddziałach ICU. NIRS, metody laserowe, obrazowanie odbiciowe oparte na kamerach, fotopletyzmografia, regionalne wykrywanie dopplerowskie oraz monitorowanie gazów tkankowych są uwzględnione jako podejścia ograniczone, pośrednie, wschodzące, kandydackie lub kontekstowe i nie powinny być interpretowane jako uznane zamienniki dla podjęzykowego HVM. Wyniki uzyskane za pomocą jednej metody pomiarowej nie powinny być bezpośrednio ekstrapolowane na inną bez walidacji dopasowanej do danej dziedziny. Skróty: HVM, handheld vital microscopy; ICU, intensive care unit; IDF, incident dark field; MFI, microvascular flow index; NIRS, near-infrared spectroscopy; OPS, orthogonal polarization spectral; PPV, proportion of perfused vessels; PVD, perfused vessel density; SDF, sidestream dark field; TVD, total vessel density.
Od wizualizacji do analizy z kontrolą jakości
Zalecenia konsensusowe ustandaryzowały wybór miejsca, akwizycję obrazów oraz raportowanie zmiennych HVM związanych z gęstością i przepływem5,6. Kolejne wytyczne metodologiczne doprecyzowały, w jaki sposób wybór filmu i jakość obrazu wpływają na analizę ilościową8,9. Narzędzia automatyczne, takie jak MicroTools, umożliwiają ilościowe określenie gęstości naczyń włosowatych oraz prędkości erytrocytów, redukując jednocześnie nakład pracy ręcznej3. Choć automatyzacja zwiększa efektywność analityczną, nie eliminuje ona potrzeby stosowania filtrów jakościowych, testowania zgodności z oceną ekspercką oraz ewaluacji w rzeczywistych warunkach przy łóżku pacjenta.
W ramach HVM najczęściej raportowane zmienne obejmują całkowitą gęstość naczyń (TVD), gęstość naczyń perfundowanych (PVD), proporcję naczyń perfundowanych (PPV), półilościowy indeks przepływu mikronaczyniowego (MFI) oraz indeksy przestrzennej heterogeniczności przepływu5,6. TVD i PVD określają odpowiednio długość widocznych i perfundowanych naczyń na jednostkę powierzchni obrazu. PPV reprezentuje proporcję widocznych naczyń zaklasyfikowanych jako perfundowane, natomiast MFI ocenia dominujący przepływ w zdefiniowanych regionach obrazu i nie powinien być interpretowany jako absolutna miara prędkości erytrocytów. Indeksy heterogeniczności podsumowują przestrzenną nierównomierność rozkładu przepływu w polach obrazowania. W raportach należy wcześniej określić miejsce anatomiczne, warstwy wielkości naczyń i progi średnic, liczbę i czas trwania klipów wideo, kryteria wyboru i jakości klipów, wersję oprogramowania oraz to, czy analiza obrazu była przeprowadzana ręcznie, półautomatycznie czy automatycznie5,6,8,9. Wartości uzyskane przy użyciu różnych urządzeń, algorytmów analitycznych, progów wielkości naczyń lub kryteriów jakości nie powinny być uznawane za zamienne.
Zaproponowane przez autora ramy modułowe
Opisane poniżej ramy zostały zaproponowane przez autora i opierają się częściowo na ujawnionym przez niego patencie. Ich celem jest uporządkowanie pytań dotyczących rozwoju i walidacji, a nie sugerowanie wyższości, kompletności czy gotowości klinicznej. Praktyczny system monitorowania nie musi zaczynać się jako pojedyncze, zintegrowane urządzenie. Zamiast tego jego główne funkcje mogą być opracowywane jako oddzielne moduły, obejmujące akwizycję sygnału, stabilizację interfejsu śluzówkowego, ocenę jakości sygnału, przetwarzanie danych oraz raportowanie przy łóżku pacjenta. Takie podejście modułowe pozwala na niezależną ocenę każdej funkcji przed integracją systemu, która mogłaby wprowadzić dodatkowe źródła błędów. Zaproponowana przez autora architektura została przedstawiona w podsumowaniu na Rysunku 1.
Rysunek 1Zaproponowana przez autorów modularna architektura sensoryczna do monitorowania podjęzykowego mikrokrążenia przy łóżku pacjenta. Koncepcyjna modularna architektura sensoryczna przedstawiająca detekcję optyczną, detekcję regionalną opartą na efektcie Dopplera, kontrolę sekrecji i pozycjonowanie sondy, zintegrowane przetwarzanie i bramkowanie jakości, bezprzewodowy przesył danych oraz wyjścia przy łóżku pacjenta. Strzałki wskazują powiązania funkcjonalne i nie implikują zwalidowanej szeregowej ścieżki sygnałowej. Schemat nie jest narysowany w skali i nie przedstawia klinicznie zwalidowanego urządzenia typu all-in-one. Struktura ta opiera się częściowo na ujawnionym patencie, który przytoczono wyłącznie jako przykładowy projekt, a nie jako dowód wydajności lub ważności klinicznej.34. Proszę kliknąć tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.
Jeden publicznie ujawniony patent opisuje oświetlenie w bliskiej podczerwieni, obrazowanie oparte na kamerze, sondę ultradźwiękową, usuwanie śliny, przetwarzanie wbudowane, transmisję bezprzewodową oraz wyświetlacz końcowy34. Patent ten przywołano wyłącznie jako ilustracyjny przykład konstrukcyjny i nie jest on przedstawiany jako dowód analitycznej poprawności, bezpieczeństwa, wykonalności, gotowości regulacyjnej, korzyści terapeutycznej ani skuteczności klinicznej.
W ramach tych ram koncepcyjnych obrazowanie kamerą bliskiej podczerwieni byłoby oceniane jako dane wejściowe dotyczące naczyń powierzchownych, a nie jako zamiennik HVM lub miara utlenowania tkanek. Podobnie, komponent ultradźwiękowy najprawdopodobniej dostarczyłby regionalny sygnał naczyniowy, a nie bezpośredni pomiar prędkości erytrocytów w kapilarach. Interpretacja takich sygnałów zależałaby od głębokości próbkowania, sprzężenia akustycznego, ruchu tkanek, kąta insonacji, definicji sygnału wyjściowego oraz rejestracji przestrzennej z polem optycznym.
Testowanie powinno rozpocząć się na poziomie poszczególnych modułów. Ocena optyczna wymagałaby punktów końcowych dotyczących kontrastu naczyń, stabilności oświetlenia, powtarzalności pola widzenia oraz odporności na artefakty związane z obecnością śliny i naciskiem. Ocena komponentów związanych z prędkością wymagałaby zdefiniowanej objętości próbkowania, stabilnych jednostek pomiarowych, oceny czułości kątowej i stosunku sygnału do szumu oraz porównania z odpowiednim skalibrowanym wzorcem przepływu. Moduły interfejsu i raportowania wymagałyby oddzielnej oceny kontroli wydzielania, nacisku stykowego, komfortu użytkownika, ryzyka kontaminacji, opóźnienia przetwarzania, synchronizacji, utraty danych oraz prezentacji informacji o jakości.
Przebieg pracy przy łóżku pacjenta i raport minimalny
Zaproponowany schemat pracy przedstawiony na Rysunku 2 składa się z czterech etapów. Akwizycja służy do pozyskania zamierzonego sygnału optycznego oraz, w razie dostępności, danych wejściowych dotyczących natlenienia, kalibrowanych lub pochodnych z regionalnego Dopplera. Stabilizacja i kontrola jakości pozwalają zidentyfikować obecność śliny, rozmycia, ucisku tkanki, pęcherzyków powietrza, ruchu oraz niewystarczającego oświetlenia. Do analizy przekazywane byłyby tylko sygnały spełniające określone kryteria jakości. Raportowanie prezentowałoby następnie pomiar, jego trend czasowy oraz jednoznaczne stwierdzenie niepewności lub błędu akwizycji.
Rycina 2Zaproponowany przez autorów schemat postępowania przy łóżku pacjenta w celu monitorowania mikrokrążenia podjęzykowego. Zaproponowany czteroetapowy schemat pracy łączący akwizycję, stabilizację i kontrolę jakości, analizę ilościową oraz raportowanie i integrację. Opcjonalny kalibrowany pomiar natlenienia przedstawiono jako dane uzupełniające i nie jest on uznawany za wymagający element podstawowej architektury sensorycznej. Prezentowane wyniki reprezentują potencjalne kategorie pomiarowe, a nie zwalidowane wskaźniki diagnostyczne. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.
Pierwotny raport przy łóżku pacjenta powinien być celowo zwięzły. Rozsądny zestaw początkowy obejmuje jeden pomiar związany z gęstością, jeden pomiar perfuzji lub wzorca przepływu (w przypadku gdy przepływ jest rozdzielczy), regionalną szacunkową wartość prędkości (wyłącznie w przypadku zwalidowanej interpretacji), proporcję zaakceptowanych danych, przyczynę każdego nieudanego procesu akwizycji oraz trend wewnątrzpacjencki z oznaczeniem czasu. Wczesne badania powinny kłaść nacisk na zmiany u tego samego pacjenta, zamiast stosować uniwersalne progi dla różnych urządzeń lub populacji pacjentów.
Wyniki pomiarów powinny pozostać odrębne od zaleceń terapeutycznych. Nieprawidłowy pomiar powinien w pierwszej kolejności skłonić do potwierdzenia jakości sygnału i ponownego wykonania pomiaru, jeśli jest to możliwe. Jeśli nieprawidłowość utrzymuje się, może to wymagać ponownej oceny hemodynamiki układowej, aktualnej dawki leków naczyniokurczących lub naczyniorozkurczających, stężenia hemoglobiny, natlenienia, temperatury, wentylacji oraz potencjalnych artefaktów lokalnych. Nie powinno to automatycznie wyzwalać podawania płynów ani zmian w terapii lekami vasoaktywnymi.
Metryki wydajności i rozważania statystyczne
Punkty końcowe opisane poniżej są proponowane do przyszłej oceny i nie powinny być interpretowane jako zwalidowane progi akceptacji. Badania morfologiczne mogą oceniać widoczną lub perfundowaną gęstość naczyń, rozkład szerokości naczyń, ciągłość segmentów oraz heterogeniczność przestrzenną. Badania przepływu mogą oceniać zdefiniowane kategorie przepływu, skalibrowaną prędkość na podstawie obrazowania lub wyraźnie określone parametry zastępcze pochodne z badania Dopplera. Punkty końcowe dotyczące natlenienia są odpowiednie tylko w przypadku zastosowania skalibrowanego komponentu wielospektralnego lub NIRS. We wszystkich domenach pomiarowych raportowanie jakości powinno obejmować odsetek danych użytecznych, przyczyny odrzucenia danych, czas akwizycji, oznaczenia artefaktów oraz brakujące segmenty lub segmenty, których nie można zarejestrować przestrzennie.
Analiza niezawodności wymaga uprzednio określonej jednostki analizy. Klatki i segmenty naczyń są zagnieżdżone w ramach akwizycjach, a powtarzalne akwizycje są zagnieżdżone w ramach uczestników; zatem traktowanie wszystkich obserwacji jako niezależnych doprowadziłoby do sztucznie zawyżonej precyzji szacunków niepewności. Model współczynnika korelacji wewnątrzklasowej, definicja zgodności oraz struktura oceniających powinny zostać określone z wyprzedzeniem. Wewnątrzobiektowe współczynniki zmienności, błąd systematyczny test–retest oraz granice zgodności Blanda–Altmana powinny być szacowane przy użyciu metod uwzględniających powtarzalne obserwacje u każdego uczestnika. Najmniejsza wykrywalna zmiana określa błąd pomiarowy i nie powinna być interpretowana jako zmiana istotna klinicznie, chyba że odpowiadający jej próg kliniczny został ustalony niezależnie.
Porównania z punktami odniesienia powinny być dopasowane do konkretnego badanego sygnału. Wyniki morfologii i wzorców przepływu można porównać z analizami HVM zweryfikowanymi przez ekspertów lub z adnotacjami konsensualnymi. Szacunki prędkości wymagają zastosowania fantomów przepływu, kontrolowanych metod referencyjnych Dopplera lub skalibrowanego śledzenia obrazowego. Pomiary natlenienia wymagają odpowiedniego protokołu natlenienia tkanek z kontrolowaną perturbacją fizjologiczną. Opcjonalne pomiary gazów tkankowych wymagają odpowiedniego punktu odniesienia dla napięcia gazu. Moduły przesyłania danych i raportowania powinny zostać dodatkowo ocenione pod kątem spójności znaczników czasu, kontroli dostępu, utraty danych, możliwości audytu oraz interoperacyjności. Proponowane porównania z punktami odniesienia oraz uwagi dotyczące interpretacji zostały podsumowane w Tabeli 2.
| Zaproponowany przez autora moduł i funkcja główna | Obecna zasada lub ograniczenie | Rozważania projektowe | Kandydaci do wyników podlegających raportowaniu | Kontrole jakości i bezpieczeństwa | Punkty końcowe walidacji i powtarzalności | Dopasowany domenowo punkt odniesienia i przestroga dotycząca interpretacji |
| Obrazowanie naczyń powierzchniowych (morfologia i gęstość) | Ręczna mikroskopia witalna (HVM) umożliwia bezpośrednią wizualizację mikro naczyń wypełnionych erytrocytami, jednak jest wrażliwa na nacisk sondy, ruch, obecność śliny, pęcherzyków powietrza, ustawienie ostrości oraz oświetlenie. Obrazowanie refleksyjne w bliskiej podczerwieni z wykorzystaniem kamery pozostaje potencjalną metodą badania naczyń powierzchownych. | Kontrolowane oświetlenie, powtarzalne pole widzenia, wsparcie pozycjonowania, wyraźne bramkowanie jakości oraz rejestracja przestrzenna wyłącznie w przypadku zamierzonej fuzji multimodalnej. | Gęstość widocznych naczyń; gęstość naczyń perfundowanych tylko w przypadku bezpośredniego rozdzielczenia przepływu; rozkład szerokości naczyń; ciągłość segmentów; heterogeniczność przestrzenna. | Ostrość, oświetlenie, ruch, kompresja, obciążenie wydzielnicze, dopuszczalna proporcja danych oraz brakujące segmenty lub segmenty, których nie można zarejestrować przestrzennie. | Rozdzielczość optyczna; stabilność oświetlenia; powtarzalność pola widzenia; błąd rejestracji w przypadku planowanej fuzji multimodalnej; zgodność z HVM zweryfikowanym przez eksperta; odporność na artefakty oraz wskaźnik niepowodzeń w akwizycji. | Adnotacja HVM zweryfikowana przez eksperta lub adnotacja konsensusowa. Powiązania ustanowione przy użyciu HVM nie powinny być ekstrapolowane na obrazowanie refleksyjne w bliskiej podczerwieni bez niezależnej walidacji konstruktu i kryterium. |
| Regionalne pomiary przepływu i prędkości oparte na efekcie Dopplera | Regionalny pomiar Dopplera jest potencjalnym parametrem wejściowym związanym z prędkością, a nie ustalonym pomiarem mikrokrążenia podjęzykowego, i jest on zależny od kąta insonacji, głębokości próbkowania, sprzężenia akustycznego oraz ruchu. | Znormalizowana geometria sondy, metadane dotyczące kąta i głębokości, zsynchronizowana akwizycja oraz widoczna informacja zwrotna o jakości sygnału. | Regionalny wskaźnik zastępczy związany z prędkością; zmienne związane z pulsacyjnością; zmienność czasowa. | Poprawność kąta i głębokości, stosunek sygnału do szumu, jakość sprzężenia, flaga ruchu, kompletność widma oraz błąd synchronizacji. | Linearność fantomu przepływu; czułość na kąt; stabilność głębokości próbkowania; zgodność z kontrolowanymi referencjami Dopplera lub skalibrowanymi referencjami prędkości opartymi na obrazowaniu; wydajność synchronizacji oraz częstość błędów akwizycji. | Kalibrowany fantom przepływu, referencyjna metoda Dopplera lub kalibrowana metoda prędkości oparta na obrazie. Regionalne sygnały Dopplera należy interpretować jako regionalne i zależne od głębokości, a nie jako bezpośrednie pomiary prędkości erytrocytów w naczyniach kapilarnych. |
| Opcjonalny skalibrowany moduł oksygenacji (oksygenacja) | Spektroskopia w bliskiej podczerwieni (NIRS) dostarcza sygnałów związanych z utlenowaniem uśrednionych dla całej objętości, jednak jest ona zależna od głębokości próbkowania, właściwości optycznych tkanek, nacisku sondy, światła otoczenia oraz kalibracji urządzenia. Poszczególne naczynia włosowate nie są rozdzielone. | Opcjonalny skalibrowany moduł wielospektralny lub NIRS, utrzymywany analitycznie oddzielnie od obrazowania odbiciowego opartego na kamerze. | Wartość związana z utlenowaniem tkanki; nachylenie krzywej powrotu lub pole powierzchni powrotu podczas kontrolowanej perturbacji fizjologicznej; trend wewnątrzpacjencki. | Sprzęganie optyczne, kontrola światła otoczenia, wskaźnik ciśnienia, status kalibracji, dryft sygnału oraz wiarygodność fizjologiczna. | Kalibracja za pomocą fantomu optycznego; kontrolowana perturbacja fizjologiczna; zgodność z odpowiednią referencyjną metodą pomiaru natlenienia tkanek; czas odpowiedzi; dryft sygnału oraz stabilność kalibracji. | Referencyjny protokół natleniania tkanek lub uznana perturbacja fizjologiczna. Pomiary natlenienia mają charakter uzupełniający i nie powinny być interpretowane jako bezpośrednie pomiary morfologii naczyń kapilarnych lub przepływu komórek krwi. |
| Stabilizacja i akwizycja interfejsu śluzówkowego (jakość i bezpieczeństwo danych) | Ręczny kontakt sondy, zmienny wybór miejsca pomiaru, wydzieliny z jamy ustnej oraz niekontrolowany nacisk mogą prowadzić do powstania artefaktów wynikających z kompresji tkanek, ruchu, kontaminacji oraz braku powtarzalności. | Kontrola wydzieliny, atraumatyczny interfejs stykowy, pozycjonowanie i wsparcie ciśnieniowe, dobór miejsca pod kątem anatomicznym, przypomnienia o ponownym wprowadzeniu oraz zwalidowane bariery jednorazowego użytku lub zwalidowane procedury czyszczenia i dezynfekcji. | Proporcja zaakceptowanych danych; czas trwania akwizycji; przyczyna niepowodzenia akwizycji; wskaźnik nacisku stykowego; obciążenie wydzielnicze; identyfikator miejsca. | Potwierdzenie nacisku i miejsca, ocena uszkodzenia błony śluzowej, status dostępu przez jamę ustną, szczelność bariery oraz status kontroli zanieczyszczeń. | Wydajność danych użytecznych; czas do uzyskania akceptowalnej akwizycji; komfort użytkownika; działania niepożądane dotyczące błon śluzowych; walidacja czyszczenia lub dezynfekcji; testy zanieczyszczeń krzyżowych; powtarzalność ponownej akwizycji w tym samym miejscu; oraz ocena krzywej uczenia się. | Znormalizowany protokół akwizycji HVM lub inny wcześniej określony standard akwizycji. Poprawa jakości i bezpieczeństwa akwizycji powinna zostać wykazana, a nie przyjęta za pewnik. |
| Wbudowana analityka i bramkowanie jakości (przetwarzanie i niepewność) | Analiza offline lub półautomatyczna może być opóźniona i podatna na wpływ subiektywnego wyboru fragmentów nagrań, doboru algorytmu oraz nietransparentnego wykluczania danych. | Przetwarzanie na urządzeniu lub krawędziowym z wyraźnymi bramkami jakości, widocznymi powodami odrzucenia, modułowymi algorytmami, wyświetlaniem niepewności, kontrolą wersji oraz rejestrem podlegającym audytowi. | Zatwierdzone jakościowo pomiary fizjologiczne; zaakceptowane i odrzucone frakcje danych; wskaźnik niepewności; przyczyna odrzucenia; wersja algorytmu. | Wcześniej określone progi jakości, flaga błędu, obsługa brakujących danych, rejestrowanie nadpisań, śledzenie wersji oraz flaga danych spoza rozkładu w przypadku wykorzystania sztucznej inteligencji. | Zgodność z opinią eksperta lub referencyjną bazą dziedzinową; czułość i swoistość dla danych nieakceptowalnych przy zastrzeżonych progach; opóźnienie przetwarzania; odporność na artefakty; analiza trybów awarii; spójność reanalizy; stabilność kalibracji oraz porównywalność wersji oprogramowania. | HVM poddane recenzji eksperckiej, adnotowane zbiory danych lub inne specyficzne dla danej dziedziny standardy referencyjne. Szybsze obliczenia same w sobie nie potwierdzają ważności analitycznej ani gotowości klinicznej. |
| Raportowanie, interoperacyjność i cyberbezpieczeństwo (integracja przepływu pracy) | Ręczny eksport danych oraz opóźnienia w dokumentowaniu mogą prowadzić do powstania izolowanych wartości, niekompletnych metadanych, niespójnych jednostek oraz ograniczonej identyfikowalności. | Ustrukturyzowany raport przyłóżkowy z trendami opartymi na znacznikach czasu, wskaźnikami jakości i niepewności przy każdej wartości, zestandaryzowanym eksportem danych, kontrolowanym dostępem, szyfrowaniem oraz ścieżką audytu. | Wartość bieżąca; określona w protokole wartość bazowa lub pomiar referencyjny; bezwzględna i względna zmiana w obrębie pacjenta; czas od poprzedniego pomiaru; flaga jakości; wskaźnik niepewności; przyczyna niepowodzenia akwizycji; ustrukturyzowany eksport danych. | Integralność znaczników czasu, kompletność jednostek i metadanych, testowanie utraty danych, szyfrowanie, kontrola dostępu, audytowalność oraz walidacja eksportu. | Opóźnienie przesyłu end-to-end; dokładność eksportu; integralność danych; interoperacyjność; badania czynników ludzkich; spójność wyświetlania na różnych urządzeniach lub w różnych lokalizacjach; oraz badania stopnia zrozumienia przez użytkownika. | Wymagania dotyczące klinicznych systemów informacyjnych oraz czynników ludzkich. Raportowanie powinno wspierać ustrukturyzowaną ponowną ocenę i dokumentację, a nie autonomiczne rekomendacje terapeutyczne. |
| Zintegrowany proces pracy przy łóżku pacjenta (użyteczność kliniczna i bezpieczeństwo) | Znaczenie fizjologiczne i powiązania prognostyczne nie potwierdzają korzyści terapeutycznych, a odpowiedzi na interwencje płynowe lub naczynioaktywne pozostają niejednorodne. | Ścieżka potwierdzenia-powtórzenia-ponownej oceny pod nadzorem klinicysty, z określonymi wyzwalaczami dla powtórnego pomiaru lub ponownej oceny, zasadami eskalacji i przerwania procesu oraz dokumentacją decyzji klinicysty o odstąpieniu od ustalonych zasad. | Faza wczesna: zakończenie pomiaru powtórnego lub ponownej oceny, zmiany w schematach leczenia, wcześniej określone potencjalnie niewłaściwe interwencje, odstępstwa od protokołu oraz zdarzenia niepożądane związane z urządzeniem. Faza późniejsza: wyniki zorientowane na pacjenta. | Przestrzeganie protokołu, wykonanie pomiarów powtórzonych, przyczyny nadpisania danych przez klinicystę, odstępstwa od protokołu, nadzór nad zdarzeniami niepożądanymi oraz kompletność danych. | Następnie przeprowadzono prospektywne badania wykonalności i czynników ludzkich, po których – w uzasadnionych przypadkach – następowała comparative evaluation wyzwalana podjęciem decyzji; wierność przepływu pracy; efekty szkoleniowe; powtarzalność w różnych grupach pacjentów i scenariuszach błędów; oraz uprzednio określone kryteria progresji. | Opieka standardowa lub standardowa ocena hemodynamiczna. Żaden próg terapeutyczny ani twierdzenie dotyczące wyników nie jest uzasadnione do momentu wykazania prospektywnej użyteczności klinicznej i bezpieczeństwa. |
Tabela 2: Proponowane przez autorów ramowe podejście modułowe do opracowania i walidacji przyłóżkowego monitorowania mikrokrążenia podjęzykowego. Tabela podsumowuje proponowane przez autorów moduły monitorowania, obecne zasady pomiarowe lub ograniczenia, kwestie projektowe, potencjalne raportowane wyniki, kontrole jakości i bezpieczeństwa, punkty końcowe walidacji i powtarzalności oraz dopasowane do dziedziny metody referencyjne wraz z zastrzeżeniami dotyczącymi interpretacji. Przedstawione podejście odróżnia ugruntowane zasady pomiarowe od komponentów zaproponowanych przez autorów i oddziela wczesne wyniki techniczne, procesowe i dotyczące bezpieczeństwa od późniejszej oceny użyteczności klinicznej. Model ten ma charakter koncepcyjny i nie został zwalidowany klinicznie. Uwaga. To proponowane przez autorów podejście ramowe nie zostało zwalidowane klinicznie. Ujawniony patent przytoczono wyłącznie jako ilustracyjny przykład projektu i nie stanowi on dowodu analitycznej poprawności, bezpieczeństwa, wykonalności, gotowości regulacyjnej ani skuteczności klinicznej. Wszystkie potencjalne wyniki, oceny jakości i bezpieczeństwa, punkty końcowe walidacji, cele powtarzalności oraz kryteria progresji wymagają oceny empirycznej. Analizy niezawodności powinny uprzednio określać jednostkę analizy i uwzględniać obserwacje zagnieżdżone oraz powtarzane. Skróty: HVM, handheld vital microscopy; ICC, współczynnik korelacji wewnątrzklasowej; NIRS, spektroskopia w bliskiej podczerwieni.
Walidacja i powtarzalność
Zaproponowana ścieżka adaptuje uznane zasady weryfikacji, walidacji analitycznej oraz walidacji klinicznej35. Pierwszy etap służyłby weryfikacji rozdzielczości optycznej, stabilności oświetlenia, stosunku sygnału do szumu, czułości na kąt Dopplera, błędu rejestracji, opóźnienia przetwarzania, wydajności baterii, integralności danych oraz odpowiedniego bezpieczeństwa elektrycznego i akustycznego. Drugi etap obejmowałby ocenę czasu akwizycji, komfortu użytkownika, kontroli wydzielin, przyczyn niepowodzeń w akwizycji oraz powtarzalności wewnątrz- i międzyoperatorskiej w badaniach symulacyjnych lub kontrolowanych badaniach z udziałem ochotników. Etapowa ścieżka walidacji została podsumowana na Rysunku 3.
Rysunek 3Zaproponowana przez autorów etapowa ścieżka walidacji dla przyłóżkowego monitorowania mikrokrążenia podjęzykowego. Ścieżka walidacji koncepcyjnej obejmująca kolejne etapy: od testów laboratoryjnych i na fantomach oraz kontrolowanych testów powtarzalności, przez walidację analityczną w warunkach odpowiadających danej dziedzinie, badanie wykonalności i użyteczności na oddziale intensywnej terapii, aż po prospektywną ocenę użyteczności klinicznej i bezpieczeństwa. Wybrane punkty końcowe podano jako przykłady ilustracyjne i nie stanowią one wyczerpującej listy kontrolnej walidacji. Skrót: OIT, oddział intensywnej terapii. Aby wyświetlić większą wersję tej figury, kliknij tutaj.
Trzeci etap miałby na celu ustalenie, czy każdy wynik pomiaru jest zgodny z odpowiednią metodą referencyjną i czy reaguje w oczekiwany sposób podczas kontrolowanych zmian fizjologicznych. W tym kontekście błąd systematyczny, granice zgodności, heteroscedastyczność, powtarzalność oraz wskaźniki błędów są bardziej informacyjne niż sama korelacja. Dowody uzyskane za pomocą HVM nie powinny być automatycznie przenoszone na obrazowanie kamerą w bliskiej podczerwieni, NIRS lub sygnały pochodne Dopplera.
Czwarty etap polegałby na ocenie wykonalności na oddziale intensywnej terapii (OIOM), w tym ocenie działania podczas wentylacji mechanicznej, w przypadku obrzęków, wstrząsu, ograniczonego dostępu doustnego, nadmiernych wydzielin oraz ruchów pacjenta. Nieudane próby pozyskania danych oraz niepożądane zdarzenia błonowe powinny być raportowane, a nie wykluczane z analiz wydajności. Piąty etap służyłby ocenie użyteczności klinicznej i bezpieczeństwa. Wstępne badania mogą koncentrować się na wynikach procesu, nieprawidłowych interwencjach i zdarzeniach związanych z urządzeniem, zanim większe badania ocenią wyniki zorientowane na pacjenta. Kryteria progresji powinny zostać określone przed analizą danych.
Gdy sztuczna inteligencja (AI) jest wykorzystywana do akceptowania lub odrzucania akwizycji, ekstrahowania zmiennych lub generowania wyników przeznaczonych dla klinicystów, wczesne badania powinny jasno opisywać zamierzoną rolę systemu AI, jego dane wejściowe i wyjściowe, przeznaczone środowisko kliniczne, stopień interakcji z człowiekiem oraz znane tryby awarii36. Podobnie badania oceniające interwencje wyzwalane przez AI lub urządzenia powinny opisywać mechanizmy nadzoru ludzkiego i wyjaśniać, w jaki sposób wyniki systemu zostały przełożone na działania kliniczne37.
Potencjalne zastosowania kliniczne
Najbardziej prawdopodobnym zastosowaniem w najbliższym czasie jest ukierunkowana ponowna ocena w sytuacjach, gdy systemowe zmienne hemodynamiczne i perfuzja tkankowa wydają się niespójne. W przypadku wstrząsu septycznego powtarzalne pomiary podjęzykowe mogą pomóc w charakterystyce trwałych zaburzeń perfuzji po przywróceniu ciśnienia tętniczego. Reakcja na płynoterapię pozostaje jednak niejednorodna i nie należy zakładać korzystnej średniej odpowiedzi w odniesieniu do poszczególnych pacjentów15,16. W związku z tym przeglądy dotyczące resuscytacji kierowanej mikrokrążeniem uznają monitorowanie przy łóżku pacjenta za obiecujące, ale niebędące jeszcze podstawą do podejmowania rutynowych decyzji terapeutycznych17.
W przypadku urazów lub wstrząsu krwotocznego bezpośrednią ocenę mikrokrążenia badano jako uzupełnienie konwencjonalnych punktów końcowych systematycznej resuscytacji21,38. Badania te nie ustanawiają zwalidowanych progów terapeutycznych. Podobnie, w opiece okołooperacyjnej i intensywnej terapii kardiologicznej, powtarzane pomiary IDF były wykorzystywane do charakterystyki zmian mikrokrążenia podjęzykowego podczas rekonwalescencji pooperacyjnej po zabiegach kardiochirurgicznych26. Obecnie zastosowanie to należy traktować jako eksploracyjne, a nie jako utrwaloną podstawę do podejmowania decyzji klinicznych.
We wszystkich ustawieniach klinicznych trwałą nieprawidłowość należy interpretować przede wszystkim jako impuls do ponownej oceny zarówno pacjenta, jak i wykonanego pomiaru, a nie jako samodzielną wskazanie do interwencji. Takie podejście pozwala zachować osąd kliniczny i zmniejsza ryzyko nadinterpretacji technicznie prawdopodobnego sygnału, zanim w pełni zrozumiany zostanie błąd pomiaru oraz znaczenie kliniczne.
Wyzwania i przyszłe kierunki
Warunki panujące na oddziałach intensywnej terapii są znacznie mniej kontrolowane niż w eksperymentach laboratoryjnych czy badaniach z udziałem ochotników. Wydzieliny, ograniczony dostęp do jamy ustnej, obrzęki, ruchy pacjenta oraz zmienna siła nacisku mogą negatywnie wpływać na jakość sygnału. Integracja obrazowania optycznego, sprzęgania ultradźwiękowego, oczyszczania błon śluzowych i stabilnego pozycjonowania w ramach kompaktowej sondy jamy ustnej jest szczególnie trudna, ponieważ komponenty te mają różne wymagania fizyczne i mogą wzajemnie na siebie oddziaływać. W związku z tym wskaźniki niepowodzeń oraz przyczyny nieudanych akwizycji są równie istotne, co średnia wydajność w przypadku pomiarów zakończonych sukcesem.
Gotowość urządzenia obejmuje również bezpieczeństwo i zarządzanie informacją. Badania wykonalności powinny oceniać biokompatybilność śluzówkową, ryzyko urazów uciskowych, bariery dotyczące czyszczenia lub jednorazowego użytkowania, kontaminację krzyżową, ekspozycję elektryczną i akustyczną oraz zgodność z praktykami kontroli zakażeń na oddziałach intensywnej terapii. Funkcje bezprzewodowej komunikacji i raportowania wymagają ponadto oceny szyfrowania, kontroli dostępu, integralności znaczników czasu, ścieżek audytu, odporności na utratę danych oraz bezpiecznej integracji z klinicznymi systemami informacji.
Dalszy rozwój może przebiegać zgodnie z trzema praktycznymi priorytetami. Po pierwsze, należy zachować jedynie te wyniki, które mają jasne znaczenie fizjologiczne i akceptowalną powtarzalność. Po drugie, przy każdym raportowanym wyniku należy wyświetlać przyczyny odrzucenia oraz niepewność pomiaru. Po trzecie, poszczególne moduły należy integrować dopiero po wykazaniu ich niezależnej wykonalności. Szacunki fotopletyzmograficzne oparte na kamerze zależą od oświetlenia i warunków ekstrakcji sygnału31,39, natomiast szacunki prędkości wyznaczone metodą Dopplera silnie zależą od geometrii próbkowania i kąta insonacji29,40. Ograniczenia te powinny pozostać wyraźnie zaznaczone po integracji systemu.
Sama zaawansowanie techniczne nie zapewni użyteczności klinicznej. System monitorowania może okazać się nieskuteczny, jeśli jest niewygodny, wolny, trudny do odpowiedniego umiejscowienia lub utrudnia interpretację wyników. I odwrotnie, ograniczony zestaw starannie zwalidowanych pomiarów może przynieść istotną wartość kliniczną, gdy ich pozyskiwanie jest szybkie, błędy są jasno zidentyfikowane, powtarzalność jest dobrze określona, a wyniki zostają włączone do ustrukturyzowanego procesu ponownej oceny.
Ograniczenia niniejszego przeglądu
W niniejszym przeglądzie zastosowano ukierunkowane wyszukiwania w literaturze, w tym ukierunkowaną aktualizację przed końcowym złożeniem manuskryptu, zamiast protokołu przeglądu systematycznego, w związku z czym nie wszystkie istotne badania mogły zostać zidentyfikowane. Ponieważ nie przeprowadzono formalnej oceny ryzyka błędu systematycznego (risk-of-bias) ani syntezy ilościowej, przegląd nie pozwala na porównanie modalności pomiarowych w oparciu o zbiorczą dokładność diagnostyczną lub efekt leczenia. Koncepcyjny schemat pracy obejmuje jeden publicznie ujawniony patent jako przykład integracji systemu; jednak dla tej architektury nie przedstawiono żadnych oryginalnych dowodów dotyczących wydajności, użyteczności, bezpieczeństwa, gotowości regulacyjnej ani korzyści klinicznych. Kilka zaproponowanych punktów końcowych i kryteriów progresji stanowi rekomendacje opracowane przez autorów, które wymagają walidacji empirycznej. W związku z tym niniejszy przegląd należy interpretować jako ustrukturyzowaną syntezę obecnych podejść pomiarowych i priorytetów walidacyjnych, a nie jako dowód na to, że zintegrowany system monitorowania jest skuteczny klinicznie.
Wnioski
Monitorowanie mikrokrążenia podjęzykowego rozwiązuje istotny problem konwencjonalnej oceny hemodynamicznej: przywrócenie zmiennych systemowych nie musi oznaczać powrotu perfuzji na poziomie tkankowym. Obecne i rozwijane metody monitorowania dostarczają uzupełniających, lecz niepełnych informacji na temat morfologii naczyniowej, gęstości naczyń, przepływu komórek krwi, prędkości regionalnej oraz utlenowania tkanek, a interpretacja tych pomiarów zależy zasadniczo od jakości pozyskiwania danych i odpowiedniej kontroli jakości.
Klinicznie wiarygodny system monitorowania będzie wymagał czegoś więcej niż tylko integracji wielu technologii sensorycznych. Każdy moduł pomiarowy powinien zostać poddany niezależnej weryfikacji, badaniu powtarzalności oraz walidacji analitycznej względem wzorca odniesienia odpowiedniego dla podstawowego sygnału fizycznego przed integracją z systemem. Integracja powinna nastąpić dopiero po odpowiednim scharakteryzowaniu potencjalnych trybów awarii, kwestii bezpieczeństwa, niepewności pomiarowej oraz wykonalności przepływu pracy.
Przyszłe badania prospektywne powinny określić, czy ponowna ocena oparta na pomiarach poprawia podejmowanie decyzji klinicznych bez zwiększania niepotrzebnej podaży płynów lub leczenia wazoaktywnego. Badania te powinny również ocenić bezpieczeństwo związane z urządzeniem, wykonalność w rutynowej praktyce intensywnej terapii oraz wyniki zorientowane na pacjenta. Do czasu uzyskania takich dowodów, proponowane ramy należy traktować jako ustrukturyzowaną mapę drogową dla przyszłego rozwoju i walidacji, a nie jako klinicznie zwalidowany system monitorowania lub algorytm leczenia.
Oświadczenia
Uniwersytet Zhejiang posiada prawa własności intelektualnej do architektury monitorowania mikrokrążenia podjęzykowego omówionej w niniejszym manuskrypcie, w tym do patentu Stanów Zjednoczonych nr US 11,877,886 B2 zatytułowanego Sublingual Microcirculation Detection Device, Sublingual Microcirculation Detection System and Processing Method Thereof. Siyi Jiang jest wymienionym wynalazcą w tym patencie34. Patent ten przytoczono wyłącznie jako przykładowy projekt i nie jest on przedstawiany jako dowód analitycznej poprawności, bezpieczeństwa, wykonalności, gotowości regulacyjnej, wydajności klinicznej ani skuteczności klinicznej. Autorzy oświadczają, że nie istnieją żadne inne relacje finansowe lub osobiste, które mogłyby zostać uznane za potencjalne konflikty interesów.
Oświadczenie dotyczące sztucznej inteligencji: Podczas redakcji manuskryptu wykorzystano ChatGPT (OpenAI) w celu wsparcia edycji językowej, restrukturyzacji tekstu przygotowanego przez autorów oraz weryfikacji formatowania. Narzędzie to nie służyło jako źródło dowodów naukowych ani treści merytorycznych. Autorzy niezależnie dokonali przeglądu literatury, zweryfikowali treść naukową, bibliografię oraz informacje patentowe, sprawdzili i zatwierdzili ostateczną wersję manuskryptu oraz biorą pełną odpowiedzialność za jego treść.
Podziękowania
Niniejsza praca była wspierana przez Podstawowy Projekt Badawczy Dobra Publicznego Prowincji Zhejiang (Projekt nr LGF22H150003). Autorzy dziękują współpracownikom z zakresu kliniki i inżynierii za przekazanie uwag dotyczących wymagań związanych z przepływem pracy przy łóżku pacjenta w zakresie monitorowania mikrokrążenia podjęzykowego.
Bibliografia
- 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.