ES2894912T3

ES2894912T3 - Recopilación y análisis de datos con fines de diagnóstico

Info

Publication number: ES2894912T3
Application number: ES15824466T
Authority: ES
Inventors: Ralph Dacosta
Original assignee: University Health Network; University of Health Network
Current assignee: University Health Network; University of Health Network
Priority date: 2014-07-24
Filing date: 2015-07-24
Publication date: 2022-02-16
Anticipated expiration: 2035-07-24
Also published as: US20200104998A1; US11676276B2; CN115844328A; US20230401714A1; US11954861B2; US10438356B2; EP3171765A4; JP2017524935A; PL3171765T3; EP3957232A1; JP2021004890A; CN115989999A; US20230245315A1; US11961236B2; PT3171765T; US20170236281A1; DK3171765T3; CA2955976A1; US20230326026A1; CN115919256A

Abstract

Un sistema para adquirir datos en relación con una herida en un tejido, que comprende: al menos una fuente de luz (5) configurada para iluminar directamente una superficie diana (10) con un campo homogéneo de luz de excitación, incluyendo la superficie diana (10) al menos una porción de una herida y un área alrededor de la herida; un sensor óptico (1, 2) configurado para detectar señales sensibles a la iluminación de la porción iluminada de la herida y del área alrededor de la herida; un sensor térmico configurado para detectar información térmica en relación con la porción iluminada de la herida y del área alrededor de la herida; un visualizador para mostrar los datos de salida en relación con la porción iluminada de la herida y del área alrededor de la herida generados por el procesador, caracterizado por el hecho de que el sistema comprende: un procesador configurado para recibir las señales detectadas, para analizar los datos de las señales detectadas mediante el uso de la intensidad de píxel y para generar datos en relación con la carga bacteriana de la porción iluminada de la herida y del área alrededor de la herida, un componente de análisis de la herida que comprende un software de análisis y/o manipulación de imágenes, configurado para recibir y manipular los datos recibidos del sensor óptico (1, 2) y del sensor térmico y para generar datos de diagnóstico que incluyan una biodistribución de las bacterias en la herida y alrededor de la misma, en donde cada señal detectada por el sensor óptico (1, 2) es indicativa de al menos una de fluorescencia endógena, fluorescencia exógena, absorbancia, y reflectancia en la porción iluminada de la herida y del área alrededor de la herida, estando el procesador configurado para correlacionar los datos térmicos con los datos de la carga bacteriana.

Description

DESCRIPCIÓN

Recopilación y análisis de datos con fines de diagnóstico

Campo técnico

Se divulgan dispositivos y métodos para recopilar datos con fines de diagnóstico. En particular, los dispositivos y métodos de la presente solicitud pueden ser adecuados para evaluar y realizar un seguimiento de la carga bacteriana en una herida a lo largo del tiempo.

Antecedentes

El cuidado de heridas supone un desafío clínico importante. Las heridas cicatrizantes y las heridas crónicas no cicatrizantes están asociadas con una serie de cambios en los tejidos biológicos que incluyen inflamación, proliferación, remodelado de los tejidos conectivos y, una de las principales preocupaciones comunes, infección bacteriana. Una proporción de las infecciones de heridas no son clínicamente evidentes y contribuyen a la creciente carga económica asociada con el cuidado de heridas, especialmente en poblaciones en proceso de envejecimiento. En la actualidad, la evaluación de las heridas por el patrón de oro incluye una inspección visual directa del sitio de la herida con luz blanca combinada con la recogida indiscriminada de frotis bacterianos y biopsias de tejidos que dan lugar a resultados bacteriológicos tardíos, costosos y, a menudo, insensibles. Esto puede afectar al momento y a la efectividad del tratamiento, La evaluación visual cualitativa y subjetiva solo proporciona una visión general del sitio de la herida, pero no proporciona información acerca de los cambios biológicos y moleculares subyacentes que se producen a nivel tisular y celular. Un método relativamente simple y complementario que recopila y analiza la información "biológica y molecular" en tiempo real para proporcionar una identificación temprana de dicho cambio oculto y orientar el tratamiento del mismo es deseable en la gestión clínica de las heridas. El reconocimiento temprano de las heridas de alto riesgo puede guiar la intervención terapéutica y proporcionar una supervisión de la respuesta con el tiempo, reduciendo de este modo en gran medida tanto la morbilidad como la mortalidad debidas especialmente a las heridas crónicas.

El documento WO2012/083349 A1 divulga un sistema para el análisis de heridas que incluye un dispositivo de supervisión colocado en posición para iniciar el análisis sobre la herida, y una pantalla de visualización en la parte posterior del dispositivo de supervisión para dar al operador una imagen clara de la herida. Un sensor mide la distancia de la herida y proporciona una formación de imágenes tridimensionales de la herida detectando la hinchazón y proporcionando una evaluación del tamaño relativo de la herida. Un láser proyecta una rejilla de referencia que se usa para determinar si el dispositivo se encuentra en un ángulo o una distancia diferente de la herida del sujeto al de la sesión anterior de análisis en el inicio del estudio. Un sensor de temperatura por imágenes térmicas mide la temperatura ambiente del entorno en el que tiene lugar el seguimiento de la herida. Esto se usa para establecer un inicio de estudio para otras mediciones que dependen de las lecturas de temperatura relacionadas con la herida y la superficie corporal circundante. Un sensor óptico mide el nivel de luz y el tono del entorno, permitiendo tener en cuenta estas variables a la hora de diagnosticar la decoloración de la piel en la herida y alrededor de la misma.

El documento US2011/015591 A1 se refiere a un sistema para supervisar el progreso de cicatrización de una herida y/o para generar datos para modificar o identificar un protocolo de tratamiento. El exudado fluido eliminado de la herida mediante un dispositivo de terapia de presión negativa es analizado para identificar el progreso de la cicatrización de heridas; los sensores ópticos pueden iluminar la herida y recopilar información acerca de la herida mediante una respuesta de tipo dispersión de la luz.

El documento US8280471 B1 divulga métodos y dispositivos para supervisar un posible sitio de infección bacteriana; se usan fibras ópticas para enviar una señal de excitación a un área en la que pueden existir bacterias patógenas; en presencia de la señal de excitación, los patógenos bacterianos pueden autoemitir fluorescencia con una firma espectral única y una señal de emisión ópticamente detectable puede ser transmitida a un dispositivo de análisis; se usa un análisis de las características de la señal de emisión producida en respuesta a la señal de excitación para determinar la presencia o la concentración de agentes patógenos en el sitio de investigación.

El documento US2011117025A1 divulga un dispositivo para formación de imágenes y supervisión por fluorescencia de una diana que comprende: una fuente de luz que emite luz para iluminar la diana, la luz emitida incluyendo al menos una longitud de onda o banda de longitud de onda que hace que al menos un biomarcador asociado con la diana emita fluorescencia; y un detector de luz para detectar la fluorescencia.

Sumario

Un método, un sistema y un dispositivo portátil de acuerdo con la invención se divulgan en las reivindicaciones.

De acuerdo con varias realizaciones ilustrativas, se proporciona un método para determinar una carga bacteriana de una diana a partir de datos de imágenes fluorescentes de la diana. El método comprende identificar una región de interés en una imagen fluorescente de una diana, separar las imágenes RGB en canales individuales, convertir los canales de imagen verde y rojo individuales de la imagen RGB a escala de grises, y contar los píxeles cuya intensidad en escala de grises estaba por encima de un umbral dado.

De acuerdo con otro aspecto de las presentes enseñanzas, se proporciona un método para obtener datos de diagnóstico acerca de una diana. El método comprende iluminar directamente al menos una porción de una diana con un campo homogéneo de luz de excitación emitida por al menos una fuente de luz conectada a una carcasa de un dispositivo de mano, incluyendo la carcasa una caja protectora para recibir un dispositivo de comunicación inalámbrica que tiene una cámara digital. La al menos una fuente de luz emite al menos una longitud de onda o banda de longitud de onda que hace que al menos un biomarcador en la porción iluminada de la diana emita fluorescencia. El método comprende además recopilar datos de autofluorescencia bacteriana acerca de la porción iluminada de la diana con un sensor de imagen de la cámara digital del dispositivo de comunicación inalámbrica. El dispositivo de comunicación inalámbrica está fijado en la carcasa. El método también comprende analizar los datos de autofluorescencia bacteriana recopilados usando la intensidad de los píxeles para determinar la carga bacteriana de la porción iluminada de la diana.

De acuerdo con un aspecto adicional de la presente divulgación, se divulga un sistema para adquirir datos en relación con una herida en un tejido. El sistema comprende por lo menos una fuente de luz configurada para iluminar directamente una superficie diana con un campo homogéneo de luz de excitación. La superficie diana incluye al menos una porción de una herida y un área alrededor de la herida. Un sensor óptico está configurado para detectar señales sensibles a la iluminación de la porción iluminada de la herida y del área alrededor de la herida. Cada señal detectada es indicativa de al menos una de fluorescencia endógena, fluorescencia exógena, absorbancia, y reflectancia en la porción iluminada de la herida y del área alrededor de la herida. Un procesador está configurado para recibir las señales detectadas y para analizar los datos de las señales detectadas mediante el uso de la intensidad de los píxeles y para generar datos en relación con la carga bacteriana de la porción iluminada de la herida y del área alrededor de la herida. El sistema comprende además un visualizador para mostrar los datos de salida en relación con la porción iluminada de la herida y del área alrededor de la herida, generados por el procesador,

De acuerdo con otro aspecto más de la presente divulgación, se divulga un dispositivo portátil de mano para formar imágenes y recopilar datos en relación con una herida en el tejido. El dispositivo comprende una carcasa que comprende una caja protectora configurada para recibir un dispositivo de comunicación móvil y al menos una fuente de luz acoplada a la carcasa y configurada para iluminar directamente al menos una porción de una herida y un área alrededor de la herida con un campo homogéneo de luz. Un dispositivo de comunicación móvil está fijado en la caja protectora de la carcasa, comprendiendo el dispositivo de comunicación móvil una cámara digital incorporada y que tiene una pantalla táctil dispuesta en un primer lado del dispositivo y un objetivo de la cámara dispuesto en un segundo lado del dispositivo, opuesto al primer lado. El dispositivo de comunicación móvil es recibido en la carcasa de manera que se coloca un sensor de imagen de la cámara digital para detectar señales ópticas sensibles a la iluminación de la porción de la herida y del área alrededor de la herida con el campo homogéneo de luz, siendo cada una de las señales ópticas indicativa de al menos una de fluorescencia endógena, fluorescencia exógena, reflectancia, y absorbancia en la porción iluminada de la herida y del área alrededor de la herida. Cuando el dispositivo de comunicación móvil está fijado en la caja protectora, al menos una porción de la pantalla táctil es accesible y visible por un usuario. El dispositivo comprende además un procesador configurado para recibir las señales ópticas detectadas, para analizar los datos de las señales detectadas mediante el uso de la intensidad de los píxeles, y para generar datos en relación con la carga bacteriana de la porción iluminada de la herida y del área alrededor de la herida.

De acuerdo con otro aspecto de la presente divulgación, se proporciona un método para obtener datos de diagnóstico acerca de una diana. El método comprende iluminar directamente al menos una porción de una diana y un área alrededor de la diana con un campo homogéneo de luz de excitación emitida por al menos una fuente de luz conectada a una carcasa de un dispositivo de mano, La carcasa incluye una caja protectora para recibir un dispositivo de comunicación inalámbrica que tiene una cámara digital. La al menos una fuente de luz emite al menos una longitud de onda o banda de longitud de onda que hace que al menos un biomarcador en la porción iluminada de la diana y el área alrededor de la diana emita fluorescencia. El método comprende además recopilar datos de autofluorescencia bacteriana acerca de la porción iluminada de la diana y el área alrededor de la diana con un sensor de imagen de la cámara digital del dispositivo de comunicación inalámbrica. El dispositivo de comunicación inalámbrica está fijado en la carcasa. El método comprende además analizar los datos de autofluorescencia bacteriana recopilados para determinar la carga bacteriana de la porción iluminada de la diana y el área alrededor de la diana, y realizar un seguimiento de los cambios en la carga bacteriana de la diana con el tiempo.

Objetos y ventajas adicionales de la divulgación se expondrán en parte en la descripción que sigue, y en parte serán obvios a partir de la descripción, o pueden aprenderse mediante la práctica de la divulgación. Los objetos y ventajas de la divulgación se realizarán y alcanzarán por medio de los elementos y combinaciones particularmente señalados en las reivindicaciones adjuntas.

Debe entenderse que tanto la descripción general anterior como la siguiente descripción detallada son solo ilustrativas y explicativas, y no pretenden limitar la divulgación, como se reivindica.

Los dibujos adjuntos, que se incorporan en y constituyen una parte de esta memoria descriptiva, ilustran realizaciones de la divulgación y, junto con la descripción, sirven para explicar los principios de la divulgación.

Breve descripción de los dibujos

Al menos algunas características y ventajas resultarán evidentes a partir de la siguiente descripción detallada de realizaciones conforme a las mismas, cuya descripción debe considerarse con referencia a los dibujos adjuntos, en donde:

La FIG. 1 es un diagrama esquemático de un dispositivo para supervisión por fluorescencia;

La FIG. 2 muestra un ejemplo de un centro clínico de atención de heridas que usa un dispositivo para supervisión por fluorescencia;

La FIG. 3 muestra imágenes de una superficie muscular de una muestra de carne de cerdo, demostrando el uso de un dispositivo para supervisión por fluorescencia para la detección por autofluorescencia de tejidos conectivos y bacterias;

La FIG. 4 muestra imágenes de una realización de un dispositivo de mano para supervisión por fluorescencia; La FIG. 5 muestra una realización alternativa de un dispositivo de mano para obtener datos de luz blanca y luz fluorescente de una diana;

Las FIGS. 6A y 6B muestran otra realización alternativa de un dispositivo de mano para obtener datos en relación con una diana, incorporando el dispositivo de mano un iPhone;

Las FIGS. 7A y 7B ilustran métodos ilustrativos para determinar una carga bacteriana de una diana;

La FIG. 8 muestra imágenes representativas de luz blanca (LB) y fluorescentes (FL) para un solo ratón monitorizado durante 10 días;

La FIG. 9 ilustra datos preclínicos que muestran que la intensidad de autofluorescencia (AF) bacteriana patógena se correlaciona con la carga bacteriana in vivo;

La FIG. 10 muestra imágenes de cultivos bacterianos vivos captadas usando un dispositivo para supervisión por fluorescencia;

La FIG. 11 muestra un ejemplo de supervisión bacteriana usando un dispositivo para supervisión por fluorescencia; La FIG. 12 muestra imágenes de un modelo simulado de herida en un animal, demostrando la detección de autofluorescencia no invasiva de bacterias usando un dispositivo para supervisión por fluorescencia;

La FIG. 13 ilustra un ejemplo de supervisión de una herida crónica;

Las FIGS. 14-28 muestran ejemplos del uso de un dispositivo para supervisión por fluorescencia para la formación de imágenes de heridas y afecciones en pacientes clínicos;

La FIG. 29 muestra imágenes de una superficie de piel de una muestra de carne de cerdo, demostrando la detección de autofluorescencia no invasiva de colágeno y varias especies bacterianas usando un dispositivo para supervisión por fluorescencia;

La FIG. 30 muestra imágenes y gráficos espectrales que demuestran el uso de un dispositivo para supervisión por fluorescencia para detectar la fluorescencia de las bacterias que crecen en placas de agar y en la superficie de una herida simulada en carne de cerdo;

La FIG. 31 muestra imágenes que demuestran el uso de un dispositivo para supervisión por fluorescencia para la formación de imágenes de sangre y microvasculatura;

La FIG. 32 es un diagrama de flujo que ilustra la gestión de una herida crónica usando un dispositivo para supervisión por fluorescencia;

La FIG. 33 ilustra las fases de cicatrización de heridas con el tiempo;

La FIG. 34 es una tabla que muestra ejemplos de biomarcadores tisulares, celulares y moleculares que se sabe que están asociados a la cicatrización de heridas;

La FIG. 35 es un diagrama que compara una herida sana con una herida crónica;

La FIG. 36 muestra imágenes que demuestran el uso de un dispositivo para supervisión por fluorescencia en la formación de imágenes de un modelo de ratón; y

La FIG. 7 muestra un ejemplo del uso de un dispositivo para supervisión por fluorescencia para la formación de imágenes de modelos de animales pequeños;

La FIG. 38 muestra un ejemplo de un kit que incluye un dispositivo para supervisión por fluorescencia.

Aunque la siguiente descripción detallada hace referencia a realizaciones ilustrativas, muchas alternativas, modificaciones, y variaciones de las mismas serán evidentes para los expertos en la materia. Por consiguiente, se pretende que la materia objeto reivindicada sea vista de forma amplia.

Descripción detallada

A continuación, se hará referencia en detalle a las diversas realizaciones, cuyos ejemplos se ilustran en los dibujos adjuntos. Las diversas realizaciones ilustrativas no tienen por objeto limitar la divulgación. En cambio, la divulgación está destinada a cubrir alternativas, modificaciones, y equivalentes.

Los métodos convencionales de evaluación clínica de las heridas agudas y crónicas siguen siendo subóptimos. Dichos métodos de evaluación habitualmente se basan en un historial completo del paciente, una evaluación clínica cualitativa y subjetiva con un dictamen visual simple con luz blanca ambiental y a "simple vista", y a veces pueden implicar el uso de fotografías en color para captar la apariencia general de una herida con iluminación con luz blanca. También es necesaria una reevaluación regular del progreso hacia la curación y la modificación apropiada de la intervención. La terminología de la evaluación de heridas no es uniforme, muchas preguntas que rodean la evaluación de heridas permanecen sin respuesta, aún no se ha llegado a un acuerdo sobre los parámetros clave de las heridas a medir en la práctica clínica, y la precisión y fiabilidad de las técnicas de evaluación de heridas disponibles varían.

La evaluación visual con frecuencia se combina con toma de muestras y/o biopsias tisulares para cultivo bacteriológico para el diagnóstico. Los frotis bacterianos se recogen en el momento del examen de la herida y tienen la ventaja señalada de proporcionar una identificación de especies bacterianas/microbianas específicas. Sin embargo, a menudo, se recogen múltiples frotis y/o biopsias al azar desde el sitio de la herida, y algunas técnicas de toma de muestras pueden de hecho propagar los microorganismos alrededor de la herida durante el proceso de recogida, afectando de este modo al tiempo de curación y a la morbilidad del paciente. Esto puede ser un problema, especialmente con heridas crónicas grandes (no cicatrizantes) donde el rendimiento de detección de la presencia bacteriana usando toma de muestras y protocolos de biopsia actuales es subóptimo (insensible al diagnóstico), a pesar de que se recogen muchos frotis,

Por tanto, los métodos actuales para obtener frotis o biopsias tisulares del sitio de la herida para un cultivo bacteriológico posterior se basan en un enfoque de toma de muestras no dirigido o "ciego" o biopsia por punción, y no se han optimizado para minimizar el traumatismo en la herida o para maximizar el rendimiento de diagnóstico de las pruebas de bacteriología. De manera adicional, los resultados de los cultivos bacteriológicos a menudo tardan aproximadamente 2-3 días en regresar del laboratorio y pueden no ser concluyentes, retrasando de este modo el diagnóstico y tratamiento precisos. Por tanto, los métodos convencionales para obtener frotis bacterianos no necesariamente proporcionan datos relevantes en relación con la herida y no pueden proporcionar una detección en tiempo real del estado infeccioso de las heridas. La falta de un método no invasivo para evaluar de forma objetiva y rápida la reparación de heridas a nivel biológico (que puede ser más detallada que la simple apariencia o morfología), y para ayudar en la identificación selectiva de la recogida de frotis y muestras de biopsias tisulares para bacteriología es un obstáculo importante en la evaluación y el tratamiento de la herida clínica. Un método alternativo es altamente deseable,

A medida que se cicatrizan las heridas (crónicas y agudas), se producen una serie de cambios biológicos clave en el sitio de la herida a nivel tisular y celular. La cicatrización de heridas implica una interacción compleja y dinámica de procesos biológicos divididos en cuatro fases superpuestas - hemostasia, inflamación, proliferación celular, y maduración o remodelado de tejidos conectivos - que afectan a la patofisiología de la cicatrización de heridas, Una complicación mayor común que surge durante el proceso de cicatrización de heridas, que puede variar de días a meses, es una infección causada por bacterias y otros microorganismos. Esto puede dar lugar a un serio impedimento para el proceso de curación y resultar en complicaciones significativas. Todas las heridas contienen bacterias en niveles que van de contaminación, a través de colonización, colonización crítica hasta infección, y el diagnóstico de la infección bacteriana se basa en síntomas y signos clínicos (p. ej., indicios visuales y olorosos).

Los términos más comúnmente usados para la infección de la herida han incluido contaminación de la herida, colonización de la herida, infección de la herida y, más recientemente, colonización crítica. La contaminación de la herida se refiere a la presencia de bacterias en una herida sin ninguna reacción del huésped; la colonización de la herida se refiere a la presencia de bacterias en la herida que se multiplican o inician una reacción del huésped; y la colonización crítica se refiere a la multiplicación de bacterias que causan un retraso en la cicatrización de la herida, generalmente asociada con una exacerbación del dolor no notificada previamente pero aún sin reacción manifiesta del huésped. La infección de la herida se refiere a la deposición y multiplicación de bacterias en el tejido con una reacción asociada del huésped. En la práctica, la expresión "colonización crítica" se puede usar para describir las heridas que se considera que se están moviendo de la colonización a la infección local. El desafío en el entorno clínico, sin embargo, es garantizar que esta situación se reconozca rápidamente con confianza y que se reduzca la carga biológica bacteriana lo antes posible, quizás mediante el uso de antimicrobianos tópicos. Los patógenos potenciales de la herida se pueden clasificar en diferentes grupos, tales como, bacterias, hongos, esporas, protozoos y virus dependiendo de su estructura y capacidad metabólica. Aunque los virus generalmente no causan infecciones en las heridas, las bacterias pueden infectar las lesiones cutáneas que se forman durante el curso de ciertas enfermedades virales. Dichas infecciones pueden producirse en varios entornos, incluyendo entornos de atención médica (hospitales, clínicas) y en hogares o centros de atención crónica. El control de las infecciones de la herida es cada vez más complicado, pero el tratamiento no siempre se guía por el diagnóstico microbiológico. La diversidad de microorganismos y la alta incidencia de flora polimicrobiana en la mayoría de las heridas crónicas y agudas legitiman el valor de identificar uno o más patógenos bacterianos de cultivos de heridas. El reconocimiento temprano de los agentes causantes de las infecciones de la herida puede ayudar a los profesionales del cuidado de la herida a tomar las medidas adecuadas. Asimismo, la formación de colágeno defectuoso resulta de una mayor carga bacteriana y da como resultado un tejido de granulación suelto friable sobrevascularizado que generalmente conduce a la apertura espontánea de los bordes de una herida quirúrgica.

La evaluación precisa y clínicamente relevante de la herida es una herramienta clínica importante, pero este proceso actualmente sigue siendo un desafío importante. La evaluación visual actual en la práctica clínica solo proporciona una vista general del sitio de la herida (p. ej., presencia de material purulento y formación de costras). La mejor práctica clínica actual no usa adecuadamente la información objetiva de importancia crítica sobre los cambios biológicos clave subyacentes que se producen a nivel tisular y celular (p. ej., contaminación, colonización, infección, remodelado de la matriz, inflamación, infección bacteriana/microbiana, y necrosis) ya que dichos índices i) no son fácilmente disponibles en el momento del examen de la herida y ii) actualmente no están integrados en el proceso convencional de gestión de la herida. La evaluación visual directa del estado de salud de la herida mediante el uso de luz blanca se basa en la detección del color y en los cambios topográficos/texturales en la herida y alrededor de la misma, y de este modo puede resultar incapaz y poco fiable detectar cambios sutiles en el remodelado de tejidos, Aún más importante, la evaluación visual directa de las heridas a menudo no detecta la presencia de una infección bacteriana, ya que las bacterias están ocultas bajo la iluminación con luz blanca. La infección se diagnostica clínicamente con pruebas microbiológicas usadas para identificar los organismos y su susceptibilidad a los antibióticos. Aunque las indicaciones físicas de infección bacteriana se pueden observar fácilmente en la mayoría de las heridas usando luz blanca (p. ej., exudado purulento, formación de costras, hinchazón, eritema), esto a menudo se retrasa significativamente y el paciente ya tiene un mayor riesgo de morbilidad (y otras complicaciones asociadas con infección) y mortalidad. Por lo tanto, la visualización directa con luz blanca convencional no detecta la presencia temprana de las propias bacterias ni identifica los tipos de bacterias en la herida.

La progresión de la herida es actualmente supervisada de forma manual. El Panel Consultivo Nacional de Úlceras por Presión (NPUAP, por sus siglas en inglés) desarrolló la herramienta de Escala para la Curación de Úlceras por Presión (PUSH, por sus siglas en inglés) que describe un método de cinco etapas para caracterizar las úlceras por presión, Esta herramienta usa tres parámetros para determinar una puntuación cuantitativa que después se usa para supervisar la úlcera por presión con el tiempo. Los parámetros cualitativos incluyen las dimensiones de la herida, el tipo de tejido, y la cantidad de exudado o descarga, y las lecturas térmicas presentes después de retirar el apósito. Una herida puede ser caracterizada además por su olor y color. Dicha evaluación de heridas en la actualidad no incluye información biológica y molecular crítica sobre la herida. Por lo tanto, todas las descripciones de las heridas son algo subjetivas y son anotadas a mano por el médico tratante o enfermero.

Lo que es deseable es un método o dispositivo robusto, rentable, no invasivo y rápido basado en formación de imágenes para recopilar datos sobre las heridas y proporcionar un análisis en tiempo real. Los datos y el análisis pueden usarse para evaluar objetivamente las heridas en busca de cambios a nivel biológico, bioquímico y celular y para detectar rápida, sensible y no invasivamente la presencia más temprana de bacterias/microorganismos en las heridas. Dicho método o dispositivo para la detección de cambios críticos de tejidos biológicos en heridas puede desempeñar una función complementaria con los métodos convencionales de gestión clínica de heridas con el fin de guiar las decisiones clave clínico-patológicas en la atención del paciente. Dicho dispositivo puede ser compacto, portátil y capaz de realizar consultas de heridas no invasivas y/o sin contacto en tiempo real de una manera segura y conveniente, que puede permitir que se adapte sin problemas a la práctica rutinaria de gestión de heridas y sea intuitivo para el médico, enfermero y especialista en heridas. Esto también puede incluir el uso de este dispositivo en el entorno de atención domiciliaria (incluyendo el uso personal por parte de un paciente), así como en entornos de campo de batalla militar. De manera adicional, dicho dispositivo basado en formación de imágenes puede proporcionar una capacidad para supervisar la respuesta del tratamiento y curación de la herida en tiempo real incorporando una guía de imagen valiosa "informada biológicamente" en el proceso de evaluación clínica de la herida. Esto puede conducir finalmente a nuevos diagnósticos potenciales, planificación del tratamiento, supervisión de la respuesta al tratamiento y de este modo a estrategias de intervención "adaptativas" que pueden permitir una mejora de la respuesta de cicatrización de la herida a nivel del paciente individual. La identificación precisa de los factores sistémicos, locales, y moleculares que subyacen en el problema de la cicatrización de heridas en pacientes individuales puede permitir un tratamiento mejor adaptado.

De acuerdo con las presentes enseñanzas, se proporcionan métodos de análisis de datos recopilados de una herida. Por ejemplo, la recopilación de datos de imágenes por fluorescencia parece ser prometedora para mejorar la evaluación y la gestión de la herida clínica. Cuando se excitan con luz de longitud de onda corta (p. ej., longitudes de onda visible ultravioleta o corta), la mayoría de los componentes biológicos endógenos de los tejidos (p. ej., tejidos conectivos, tales como colágeno y elastinas, coenzimas metabólicas, proteínas, etc.) producen una fluorescencia de una longitud de onda más larga, en los intervalos de longitud de onda ultravioleta, visible, infrarrojo cercano e infrarrojo.

La formación de imágenes por autofluorescencia tisular proporciona un medio único de obtención de información biológicamente relevante de tejidos normales y enfermos en tiempo real, permitiendo de este modo la diferenciación entre estados de tejidos normales y enfermos. Esto se basa, en parte, en las interacciones intrínsecamente diferentes luz-tejido (p. ej., absorción y dispersión de la luz) que se producen en el tejido en masa y en los niveles celulares, los cambios en la morfología del tejido y las alteraciones en el contenido sanguíneo de los tejidos. En los tejidos, la sangre es un componente importante del tejido que absorbe luz (es decir, un cromóforo). Este tipo de tecnología es adecuada para formación de imágenes de enfermedades en órganos huecos (p. ej., tracto GI, cavidad bucal, pulmones, vejiga) o superficies del tejido expuestas (p. ej., piel). Un dispositivo de formación de imágenes de autofluorescencia de acuerdo con las presentes enseñanzas puede recopilar datos de heridas que proporciona/permite un análisis rápido, no invasivo y sin contacto en tiempo real de las heridas y sus composiciones y componentes, para detectar y explotar la rica información biológica de la herida a fin de mejorar la atención y gestión clínicos.

Un dispositivo de acuerdo con la presente divulgación 1) proporciona una guía por imágenes para el muestreo de tejidos, detectando niveles clínicamente significativos de bacterias patógenas e infección de la herida que de otro modo se pasarían por alto con el muestreo convencional y 2) proporciona una guía por imágenes para el tratamiento de la herida, acelerando el cierre de la herida en comparación con las terapias convencionales y haciendo un seguimiento cuantitativo de los cambios a largo plazo en la biocarga bacteriana y la distribución en las heridas.

La patente de Estados Unidos, 9.042.967 B2 de DaCosta et al., titulada "Device and Method for Wound Imaging and Monitoring", y emitida el 26 de mayo de 2015, divulga al menos algunos aspectos de un dispositivo configurado para recopilar datos para evaluar objetivamente las heridas en busca de cambios a nivel biológico, bioquímico y celular y para detectar rápida, sensible y no invasivamente la presencia más temprana de bacterias/microorganismos en las heridas. Esta patente reivindica la prioridad de la solicitud PCT N.° PCT/CA2009/000680, presentada el 20 de mayo de 2009, y de la solicitud de patente provisional de Estados Unidos N.° 61/054.780, presentada el 20 de mayo de 2008.

De acuerdo con un aspecto de las presentes enseñanzas, se proporciona un dispositivo portátil de mano para examinar la piel y las heridas en tiempo real. El dispositivo detecta, visualiza y analiza instantáneamente las bacterias y la composición de los tejidos. El dispositivo es un dispositivo compacto, de mano, para la formación de imágenes sin contacto y no invasivas. Capta tanto las señales de luz blanca (LB) como las de autofluorescencia (AF) producidas por los componentes tisulares y las bacterias sin necesidad de usar agentes de contraste. Aunque es capaz de detectar señales de AF sin necesidad de usar agentes de contraste, un experto con conocimientos ordinarios en la materia entenderá que los dispositivos divulgados en el presente documento pueden usarse con agentes de contraste si se desea. Además de la luz blanca y la fluorescencia, el dispositivo también puede adquirir datos térmicos del área visualizada. El dispositivo puede estar configurado además para analizar la luz blanca, la fluorescencia, y los datos térmicos, correlacionar dichos datos, y proporcionar una salida basada en la correlación de los datos, tal como, por ejemplo, una indicación del estado de la herida, cicatrización de la herida, infección de la herida, carga bacteriana u otra información de diagnóstico en la que pueda basarse una estrategia de intervención.

El dispositivo puede estar configurado para crear y/o mostrar imágenes compuestas que incluyan AF verde, producida por los tejidos conectivos endógenos (p. ej., colágeno, elastina) en la piel, y AF roja, producida por porfirinas endógenas en bacterias clínicamente relevantes tales como Staphylococcus aureus. Los sideróforos/pioverdinas de otras especies, tales como Pseudomonas aeruginosa, aparecen de color verde azulado en la formación de imágenes de AF in vivo. El dispositivo puede proporcionar la visualización de la presencia, tipos, distribución, cantidades de bacterias en una herida y alrededor de la misma, así como información clave sobre la composición del tejido circundante (colágeno, viabilidad del tejido, saturación de oxígeno en sangre). Por ejemplo, el dispositivo puede proporcionar una formación de imágenes de la composición de colágeno en la piel y alrededor de la misma en tiempo real (mediante formación de imágenes de AF).

De acuerdo con la presente divulgación, el dispositivo puede estar configurado para detectar y medir con precisión la carga bacteriana en las heridas en tiempo real, guiar las decisiones de tratamiento y realizar un seguimiento de la cicatrización de la herida a lo largo del tratamiento antibacteriano. Adicionalmente, la formación de imágenes de bioluminiscencia (FIBL) puede usarse para correlacionar la carga bacteriana absoluta con las señales de FL obtenidas mediante el uso del dispositivo de mano.

El dispositivo puede ser independiente y autónomo. Puede interactuar con ordenadores; impresoras y sistemas HME.

De acuerdo con una realización ilustrativa de la presente divulgación, el dispositivo está configurado para obtener imágenes de las bacterias en tiempo real (a través de, por ejemplo, formación de imágenes de fluorescencia), lo que permite una rápida identificación de los tipos de bacterias, su ubicación, distribución y cantidad en unidades de medición aceptadas y permitiendo la identificación y distinción entre varias especies diferentes de bacterias. Por ejemplo, la formación de imágenes de autofluorescencia puede usarse para visualizar y diferenciar Pseudomonas aeruginosa (que presenta una fluorescencia de color azul verdoso cuando es excitada por una luz de 405 nm del dispositivo) de otras bacterias (p. ej., Staphylococcus aureus) que presentan una fluorescencia predominante de color rojo/naranja bajo la misma longitud de onda de excitación. En una realización ilustrativa, el sensor de la cámara del dispositivo y el filtro de emisión de paso multibanda de fluorescencia incorporado producen imágenes de fluorescencia de las bacterias (en heridas o en la piel normal) y Pseudomonas aeruginosa aparece de color azul verdoso mientras que otras bacterias emiten un color rojo/naranja. El dispositivo detecta las diferencias en la emisión de autofluorescencia de diferentes moléculas endógenas (llamadas fluoróforos) entre las diferentes bacterias.

De acuerdo con otra realización ilustrativa de la presente divulgación, el dispositivo está configurado para identificar o proporcionar una indicación de la viabilidad del tejido en tiempo real (a través de formación de imágenes de fluorescencia). Por ejemplo, la sangre absorbe preferentemente la luz de 405 nm en comparación con otras longitudes de onda visible. Los tejidos perfundidos por la sangre se consideran viables y pueden diferenciarse de los tejidos desvitalizados (mal perfundidos) mediante el uso de formación imágenes de fluorescencia. Mediante el uso de la luz de 405 nm de un dispositivo de acuerdo con las presentes enseñanzas para iluminar una herida, el dispositivo puede configurarse con un filtro de emisión de paso multibanda para detectar la cantidad de luz de 405 nm que es absorbida o reflejada por los tejidos. El tejido viable contiene sangre que absorbe en gran medida la luz de 405 nm, dando como resultado una imagen con bajos niveles de luz de 405 nm, mientras que los tejidos no viables (o desvitalizados) no contienen suficiente sangre y la absorción de 405 nm es menor. Por tanto, en una imagen de una herida donde se encuentran presentes tejidos viables y no viables, el usuario reconocerá los tejidos viables (de los tejidos no viables) basándose en la cantidad relativa de luz de 405 nm en la imagen, apareciendo los tejidos viables más oscuros en comparación con los tejidos no viables. De manera adicional, en el "canal" de fluorescencia verde de la imagen resultante (de la herida), los tejidos viables aparecerán con menor fluorescencia en verde en comparación con los tejidos no viables puesto que los tejidos viables absorberán preferentemente más luz de excitación de 405 nm debido a la presencia de más sangre, en comparación con los tejidos no viables. Por tanto, si bien los tejidos viables y no viables en una imagen resultante obtenida por el dispositivo pueden contener cantidades similares de tejidos conectivos fluorescentes verdes (es decir, colágenos), el tejido viable tendrá menos luz de excitación de 405 nm para estimular la autofluorescencia del tejido conectivo que los tejidos no viables. El resultado es que los tejidos viables tendrán menos fluorescencia verde del tejido conectivo que los tejidos no viables en la misma imagen. El usuario apreciará esta diferencia visualmente durante la formación de imágenes con el dispositivo.

De acuerdo con otro aspecto de la presente divulgación, el dispositivo está configurado para captar y generar imágenes y vídeos que proporcionan un mapa u otra representación visual de los parámetros seleccionados por el usuario. Dichos mapas o visualizaciones pueden correlacionar, superponer, corregistrar o coordinar de otro modo los datos generados por el dispositivo en función de la entrada de uno o más sensores del dispositivo. Dichos sensores pueden incluir, por ejemplo, sensores de cámara configurados para detectar imágenes de luz blanca y/o fluorescentes y sensores térmicos configurados para detectar firmas de calor de una diana. Por ejemplo, el dispositivo puede estar configurado para mostrar imágenes en color, mapas de imágenes u otros mapas de parámetros seleccionados por el usuario tales como, por ejemplo, ubicación y/o biodistribución de las bacterias, ubicación del colágeno, ubicación y diferenciación entre tejidos vivos y tejidos muertos, diferenciación entre especies bacterianas, ubicación y dimensión de sangre, hueso, exudado, temperatura y área/tamaño de la herida. Estos mapas o visualizaciones pueden ser generados por el dispositivo en función de las señales recibidas y pueden producirse en una sola imagen con o sin visualizaciones de cuantificación. Los parámetros seleccionados por el usuario que se muestran en el mapa pueden estar correlacionados con uno o más parámetros de la herida, tales como forma, tamaño, topografía, volumen, profundidad y área de la herida. Por ejemplo, de acuerdo con una realización ilustrativa, es posible usar una visualización "pseudocoloreada" de las imágenes/vídeos de fluorescencia de las heridas para codificar por colores la fluorescencia de las bacterias (un color) y los tejidos conectivos (otro color), etc. Esto puede lograrse, por ejemplo, mediante el uso de una coloración píxel por píxel en función de la cantidad relativa de luz de 405 nm en el canal Azul de la imagen RGB resultante, la fluorescencia verde del tejido conectivo en el canal Verde y la fluorescencia roja de las bacterias en el canal Rojo. Adicionalmente y/o como alternativa, esto puede lograrse mostrando el número de píxeles en una imagen dada para cada uno de los canales azul, verde y rojo que representarían la cantidad de sangre en el tejido, la cantidad de tejidos conectivos y la cantidad de bacterias, respectivamente.

De acuerdo con un aspecto de la presente divulgación, el dispositivo puede estar configurado para crear y generar informes en relación con los datos recopilados. Por ejemplo, de acuerdo con una realización ilustrativa, el usuario del dispositivo puede generar un informe del estado de la herida, que puede incluir, por ejemplo, fecha/hora, ID del paciente, imágenes, etc. El usuario puede exportar o imprimir las imágenes, a una red seleccionada, ordenador, impresora cuando se conecta al soporte, y/o a través de un USB a un ordenador. Los informes pueden ser generados por el dispositivo de mano, exportando datos a un ordenador para procesamiento y generación de informes, o mediante una combinación de ambos. Además, dichos informes, o los datos contenidos en ellos, pueden constituir la base de las estrategias de intervención o tratamiento recomendadas. Los informes pueden incluir, por ejemplo, informes médicos, informes digitales, informes que abarcan la entrada manuscrita de los médicos (p. ej., a través de la entrada de la tableta, etc.). Los informes pueden incluir varios tipos de datos, incluyendo, por ejemplo, la identificación de los parámetros de la herida y el seguimiento de estos parámetros en el tiempo. Por ejemplo, los informes pueden identificar y realizar un seguimiento de los cambios en el tamaño de la herida, forma de la herida, topografía de la herida, volumen de la herida, área de la herida, carga bacteriana de la herida, ubicación de las bacterias en la herida, presencia de hueso, sangre, tejidos conectivos y otros tejidos expuestos, temperatura de la herida, ubicación de la herida en el paciente, número de heridas en el paciente, fecha del examen de la herida, identificación del paciente, medicamentos administrados al paciente, estrategias y las terapias de intervención administradas y modificadas con el tiempo en respuesta a los parámetros cambiantes de la herida, etc. Por ejemplo, el dispositivo puede generar un informe que realice un seguimiento de los cambios en el estado de la herida y la piel del paciente, incluyendo, por ejemplo, el tamaño de la herida y la carga bacteriana con el tiempo. Además, los datos recopilados pueden usarse para generar una base de datos que proporcione datos clínicos en relación con los parámetros de la herida y la eficacia de diversas estrategias de intervención/tratamiento de la herida. Adicionalmente, el dispositivo puede estar configurado para integrar los datos/imágenes/vídeos recogidos en los informes y, como alternativa o adicionalmente, incluir dichos informes y datos/imágenes/vídeos en el historial médico electrónico (HME) del paciente. Este proceso puede ser inalámbrico, mediante el uso de cables de transferencia, y el sistema también puede estar configurado para subir los informes automáticamente.

El dispositivo tiene una memoria suficiente para almacenar varias imágenes/vídeos. Además de la memoria interna, el dispositivo puede incluir una interfaz de tarjeta Micro SD para almacenamiento adicional y desarrollo de firmware. El dispositivo puede informar al usuario de la baja capacidad de la memoria. El dispositivo también puede incluir una salvaguarda de datos que pedirá al usuario que exporte los archivos en caso de baja disponibilidad de memoria.

De acuerdo con un aspecto de la presente divulgación, se divulga un método y dispositivo para formación de imágenes y supervisión por fluorescencia. Una realización ilustrativa del dispositivo es un dispositivo óptico portátil de formación de imágenes digitales. El dispositivo puede utilizar una combinación de luz blanca, fluorescencia tisular y formación de imágenes de reflectancia, y formación de imágenes térmicas, y puede proporcionar formación de imágenes de heridas en tiempo real, evaluación, registro/documentación, supervisión y/o gestión de cuidados. El dispositivo puede ser de mano, compacto y/o ligero. El dispositivo y el método pueden ser adecuados para el seguimiento de heridas en seres humanos y animales.

El dispositivo puede comprender en general: i) una o más fuentes de luz de excitación/iluminación y ii) un dispositivo detector (p. ej., un dispositivo detector de formación de imágenes digitales), que se puede combinar con uno o más filtros ópticos de emisión, o mecanismos de filtrado espectral, y que puede tener una pantalla de visualización/control (p. ej., una pantalla táctil), captura de imágenes y controles de zoom. El dispositivo también puede tener: iii) un puerto/módulo de transferencia de datos alámbricos y/o inalámbricos, iv) una fuente de energía eléctrica e interruptores de potencia/control, y/o v) una caja protectora, que puede ser compacta y/o ligera, y que puede tener un mecanismo para la fijación del dispositivo detector y/o una empuñadura. Las fuentes de luz de excitación/iluminación pueden ser matrices de LED que emiten luz a aproximadamente 405 nm (p. ej., /- 5 nm), y se pueden acoplar con filtros adicionales de paso de banda centrados en aproximadamente 405 nm para eliminar/minimizar las bandas espectrales laterales de la luz de salida de la matriz de LED para no causar fugas de luz en el detector de formación de imágenes con sus propios filtros ópticos. El dispositivo detector de formación de imágenes digitales puede ser una cámara digital, por ejemplo, que tiene al menos una sensibilidad ISO800, pero más preferentemente una sensibilidad ISO3200, y puede combinarse con uno o más filtros ópticos de emisión u otros mecanismos de filtrado espectral mecanizado igualmente eficaces (p. ej., miniaturizado) (p. ej., filtro sintonizable acústico-óptico o filtro sintonizable de cristal líquido). El dispositivo detector de formación de imágenes digitales puede tener una visualización y/o pantalla de control táctil, captura de imágenes y controles de zoom. La caja protectora puede ser una cubierta exterior de plástico duro o polímero, que incluye el dispositivo detector de formación de imágenes digitales, con botones de manera tal que el usuario puede tener acceso a todos los controles necesarios del dispositivo y manipularlos con facilidad. En el dispositivo pueden incorporarse disipadores térmicos en miniatura o pequeños ventiladores mecánicos, u otros dispositivos de disipación térmica para permitir que se elimine el exceso de calor de las fuentes de luz de excitación, si es necesario. El dispositivo completo, incluyendo todos sus accesorios y piezas accesorias incorporados, puede alimentarse con energía de CA/CC convencional y/o con un paquete de baterías recargables. El dispositivo completo también se puede fijar o montar en un aparato mecánico externo (p. ej., trípode, o un plataforma móvil con brazo giratorio) que permita la movilidad del dispositivo en una sala clínica con el funcionamiento del dispositivo con manos libres. De forma alternativa, el dispositivo puede estar provisto de un marco móvil tal que sea portátil. El dispositivo se puede limpiar con una gasa húmeda mojada en agua, mientras que el mango se puede limpiar con una gasa húmeda mojada en alcohol. Los métodos de limpieza apropiados adicionales resultarán evidentes para los expertos en la materia. El dispositivo puede incluir un software que permita a un usuario controlar el dispositivo, incluyendo el control de los parámetros de formación de imágenes, visualización de imágenes, almacenamiento de datos de imágenes e información de usuarios, transferencia de imágenes y/o datos asociados, y/o análisis de imágenes relevantes (p. ej., algoritmos de diagnóstico).

Un diagrama esquemático de un ejemplo del dispositivo se muestra en la FIG. 1. El dispositivo se muestra colocado para representar por imágenes un objeto diana 10 o superficie diana. En el ejemplo que se muestra, el dispositivo tiene un dispositivo 1 de adquisición de imágenes digitales, tal como una cámara digital, grabadora de vídeo, videocámara, teléfono celular con cámara digital incorporada, un teléfono "inteligente" con cámara digital, asistente personal digital (PDA), ordenador portátil/PC con una cámara digital o una cámara web. El dispositivo 1 de adquisición de imágenes digitales tiene un objetivo 2, que puede alinearse para apuntar al objeto diana 10 y puede detectar la señal óptica que emana del objeto 10 o superficie. El dispositivo tiene un soporte de filtro óptico 3 que puede incorporar uno o más filtros ópticos 4. Cada filtro óptico 4 puede tener diferentes anchos de banda espectral y pueden ser filtros de paso de banda. Estos filtros ópticos 4 pueden seleccionarse y moverse del objetivo de la cámara digital para detectar selectivamente señales ópticas específicas en función de la longitud de onda de la luz. El dispositivo puede incluir fuentes de luz 5 que producen luz de excitación para iluminar el objeto 10 con el fin de obtener una señal óptica (p. ej., fluorescencia) para obtener imágenes, por ejemplo, con luz azul (p. ej., 400-450 nm), o cualquier otra combinación de longitudes de onda simples o múltiples (p. ej., longitudes de onda en los intervalos ultravioleta/visible/infrarrojo cercano/infrarrojo), La fuente de luz 5 puede comprender una matriz de LED, diodo láser y/o luces filtradas dispuestas en varias geometrías. El dispositivo puede incluir un método o aparato 6 (p. ej., un disipador térmico o un ventilador de enfriamiento) para disipar el calor y enfriar las fuentes de luz de iluminación 5. El dispositivo puede incluir un método o aparato 7 (p. ej., un filtro de paso de banda óptica) para eliminar cualquier longitud de onda de luz indeseable de las fuentes de luz 5 usadas para iluminar el objeto 10 que se está representando por imágenes, El dispositivo puede incluir un método o aparato 8 para usar un medio óptico (p. ej., uso de diodos láser en miniatura compactos que emiten un haz de luz colimado) para medir y determinar la distancia entre el dispositivo de formación de imágenes y el objeto 10. Por ejemplo, el dispositivo puede usar dos fuentes de luz, tales como dos diodos láser, como parte de un aparato de triangulación para mantener una distancia constante entre el dispositivo y el objeto 10. Otras fuentes de luz pueden ser posibles. El dispositivo también puede usar ultrasonidos, o una medida física, tal como una regla, para determinar una distancia constante a mantener. De acuerdo con otra realización ilustrativa, el dispositivo puede usar un telémetro para determinar la posición adecuada del dispositivo con respecto a la herida a representar en imágenes. El dispositivo puede incluir también un método o aparato 9 (p. ej., un pivote) para permitir la manipulación y orientación de las fuentes de luz de excitación 5, 8 a fin de maniobrar estas fuentes 5,8 para cambiar el ángulo de iluminación de la luz que incide sobre el objeto 10 para distancias variables.

El objeto diana 10 puede marcarse con una marca 11 para permitir que se tomen múltiples imágenes del objeto y luego se corregistren para su análisis. La marca 11 puede implicar, por ejemplo, el uso de tintes de fluorescencia exógena de diferentes colores que pueden producir múltiples señales ópticas distintas cuando son iluminadas por las fuentes de luz 5 y ser detectables en la imagen del objeto 10 y de este modo pueden permitir la orientación de múltiples imágenes (p. ej., tomadas con el tiempo) de la misma región de interés al corregistrar los diferentes colores y las distancias entre ellos. El dispositivo 1 de adquisición de imágenes digitales puede incluir uno o más de: una interfaz 12 para un visualizador en forma de visor; una interfaz 13 para una impresora externa; una interfaz 14 para una tableta, ordenador portátil, ordenador de sobremesa u otro dispositivo informático; una interfaz 15 para que el dispositivo permita la transferencia alámbrica o inalámbrica de datos de formación de imágenes a un sitio remoto u otro dispositivo; una interfaz 16 para un dispositivo de sistema de posicionamiento global (GPS); una interfaz 17 para un dispositivo que permite el uso de memoria adicional; y una interfaz 18 para un micrófono.

El dispositivo incluye un suministro eléctrico 19 tal como una alimentación eléctrica de CA/CC, un banco de baterías compacto o un paquete de baterías recargables. De forma alternativa, el dispositivo puede ser adaptado para conectarse a una alimentación eléctrica externa. El dispositivo puede tener una carcasa 20 que aloja todos los componentes en una entidad. La carcasa 20 puede estar equipada con un medio para fijar cualquier dispositivo de formación de imágenes digitales en la misma. La carcasa 20 puede estar diseñada para ser de mano, compacta y/o portátil. La carcasa 20 puede tener una o más cajas protectoras.

La FIG. 2 muestra un ejemplo del dispositivo en un centro clínico de atención de heridas típico. El recuadro a) muestra un centro clínico de atención de heridas típico, que muestra el sillón para examen y la mesa de accesorios. Los recuadros b-c) muestran un ejemplo del dispositivo en su recipiente de capa endurecida. El dispositivo puede integrarse en la práctica rutinaria del cuidado de heridas, permitiendo formar imágenes del paciente en tiempo real. El recuadro d) muestra un ejemplo del dispositivo (flecha) colocado en el "carrito de cuidado de heridas" para ilustrar el tamaño del dispositivo. Recuadro e) El dispositivo se puede usar para obtener imágenes con iluminación de luz blanca, mientras que el recuadro f) muestra el dispositivo que se está usando para tomar imágenes de fluorescencia de una herida con luces de sala tenues. Recuadro g) el dispositivo se puede usar en infraestructuras de telemedicina/telesalud, por ejemplo, las imágenes de fluorescencia de las heridas de un paciente se pueden enviar por correo electrónico a un especialista en cuidado de heridas a través de un dispositivo de comunicación inalámbrica, tal como un teléfono inteligente en otro hospital, mediante el uso de una conexión inalámbrica/WiFi a Internet. Mediante de este dispositivo, se pueden enviar imágenes de fluorescencia de alta resolución como archivos adjuntos de correo electrónico a especialistas en cuidado de heridas desde sitios remotos de cuidado de heridas para consultas inmediatas con expertos clínicos, microbiólogos, etc. en centros especializados de atención y gestión de heridas clínicas.

Ejemplos

A continuación se describe un ejemplo de un dispositivo para supervisión por fluorescencia. Todos los ejemplos se proporcionan únicamente con fines ilustrativos y no se pretende que sean limitantes. Los parámetros tales como longitudes de onda, dimensiones y tiempo de incubación descritos en los ejemplos pueden ser aproximados y se proporcionan únicamente como ejemplos,

En este ejemplo, los dispositivos usan dos matrices de LED de luz azul/violeta (p. ej., emisión de 405 nm /-10 nm, espectro de emisión estrecho) (Opto Diode Corporation, Newbury Park, California), cada una situada a ambos lados del conjunto detector de formación de imágenes como fuentes de luz de excitación o iluminación. Estas matrices tienen una potencia de salida de aproximadamente 1 vatio cada una, emanando de 2,5 x 2,5 cm2, con un ángulo de haz de iluminación de 70 grados. Las matrices de LED pueden usarse para iluminar la superficie del tejido a partir de una distancia de aproximadamente 10 cm, lo que significa que la densidad de potencia óptica total en la superficie de la piel es de aproximadamente 0,08 W/cm2. A tan bajas potencias, no se conocen daño alguno potencial ni en la herida ni en la superficie de la piel diana ni en los ojos por la luz de excitación. Sin embargo, puede que no sea aconsejable apuntar la luz directamente a los ojos de cualquier individuo durante los procedimientos de formación de imágenes. También se debe tener en cuenta que la luz de 405 nm no constituye un riesgo para la salud de acuerdo con las normas internacionales formuladas por la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC, por sus siglas en inglés), como se detalla adicionalmente en la página web: http://www.iec.ch/onlfne-newsletech/arch-2006/etech-0906/focus.htm

La una o más fuentes de luz pueden articularse (p. ej., manualmente) para variar el ángulo de iluminación y el tamaño del punto en la superficie representada por imágenes, por ejemplo, usando un pivote incorporado, y se alimentan, por ejemplo, a través de una conexión eléctrica a una toma de corriente de pared y/o a un paquete de baterías recargables portátiles separadas. La luz de excitación/iluminación puede ser producida por fuentes que incluyen, aunque sin limitación, diodos emisores de luz (LED) individuales o múltiples en cualquier disposición, incluyendo los formatos de anillo o matriz, las bombillas con luz filtrada de longitud de onda o los láseres. También se pueden usar fuentes de luz de excitación/iluminación individuales y múltiples seleccionadas con características de longitud de onda específicas en los intervalos ultravioleta (UV), visible (VIS), infrarrojo lejano, infrarrojo cercano (NIR) e infrarrojo (IR), y pueden componerse por una matriz de LED, LED orgánico, diodo láser o luces filtradas dispuestas en varias geometrías. Las fuentes de luz de excitación/iluminación se pueden "sintonizar" para permitir que la intensidad de la luz que emana del dispositivo se ajuste mientras se forman imágenes. La intensidad de la luz puede ser variable. Las matrices de LED pueden fijarse a ventiladores de enfriamiento individuales o disipadores térmicos para disipar el calor producido durante su funcionamiento. Las matrices de LED pueden emitir una luz estrecha de 405 nm, que puede filtrarse espectralmente usando un filtro de paso de banda disponible en el mercado (Chroma Technology Corp, Rockingham, VT, EE. UU.) para reducir la "fuga" potencial de la luz emitida a la óptica del detector. Cuando el dispositivo se mantiene por encima de una superficie de tejido (p. ej., una herida) de la que se va a representar imágenes, las fuentes de luz que iluminan pueden hacer brillar una longitud de onda de ancho de banda o de ancho de banda amplio violeta/azul u otra longitud de onda o banda de longitud de onda de luz sobre la superficie del tejido/herida produciendo así un campo plano y homogéneo en la región de interés. La luz también puede iluminar o excitar el tejido hasta una cierta profundidad superficial. Esta luz de excitación/iluminación interactúa con los tejidos normales y enfermos y puede producir que se genere una señal óptica (p. ej., absorción, fluorescencia y/o reflectancia) en el tejido.

Al cambiar las longitudes de onda de excitación y emisión por consiguiente, el dispositivo de formación de imágenes puede interrogar los componentes del tejido (p. ej., tejidos conectivos y bacterias en una herida) en la superficie y en ciertas profundidades en el tejido (p. ej., una herida). Por ejemplo, al cambiar de una luz de longitud de onda violeta/azul (~400-500 nm) a verde (~500-540 nm), se puede lograr la excitación de fuentes fluorescentes de tejidos/bacterias más profundas, por ejemplo en una herida. Similarmente, al detectar longitudes de onda más largas, la emisión de fluorescencia de fuentes tisulares y/o bacterianas más profundas en el tejido puede detectarse en la superficie del tejido. Para la evaluación de heridas, la capacidad de interrogar la fluorescencia de la superficie y/o la subsuperficie puede ser útil, por ejemplo, en la detección y posible identificación de contaminación bacteriana, colonización, colonización crítica y/o infección, que puede producirse en la superficie y a menudo en profundidad en una herida (p. ej., en heridas no cicatrizantes crónicas). En un ejemplo, con referencia a la FIG. 3, el recuadro c) muestra la detección de bacterias bajo la superficie de la piel (es decir, en profundidad) después de la limpieza de la herida. Este uso del dispositivo para detectar bacterias en la superficie y en profundidad en una herida y en el tejido circundante puede evaluarse en el contexto de otros signos y síntomas clínicos usados convencionalmente en centros de atención de heridas.

Las realizaciones de ejemplo del dispositivo se muestran en la FIG. 4. El dispositivo se puede usar con cualquier dispositivo compacto convencional de formación de imágenes digitales (p. ej., un dispositivo de carga acoplada (CCD) o sensores complementarios semiconductores de metal-óxido (CMOS)) como el dispositivo de adquisición de imágenes. El dispositivo de ejemplo mostrado en a) tiene una fuente de energía eléctrica externa, las dos matrices de LED para iluminar el objeto/superficie a representar por imágenes, y una cámara digital disponible en el mercado firmemente fijada a un marco de metal ligero equipado con un cómodo mango para la formación de imágenes, Un filtro multibanda se mantiene delante de la cámara digital para permitir el filtrado de longitud de onda de la señal óptica detectada que emana del objeto/superficie que se está representando por imágenes. Los cables de salida de vídeo/USB de la cámara permiten la transferencia de datos de formación de imágenes a un ordenador para almacenamiento y posterior análisis. Este ejemplo usa una cámara digital Sony de 8.1 megapíxeles disponible en el mercado (cámara digital Sony Cybershot DSC-T200, Sony Corporation, Norteamérica). Esta cámara puede ser adecuada puesto que i) su diseño vertical delgado se puede integrar fácilmente en el marco de la caja protectora, ii) su gran pantalla táctil LCD panorámica de 3,5 pulgadas para facilitar el control, iii) su objetivo de zoom óptico Carl Zeiss 5x y iv) su uso con poca luz (p. ej., ISO 3200). El dispositivo puede tener un flash incorporado que permite obtener imágenes convencionales con luz blanca (p. ej., imágenes fijas de alta definición o vídeo con salida de grabación de sonido). Los puertos de interfaz de la cámara pueden soportar la transferencia de datos alámbrica (p. ej., USB) o inalámbrica (p. ej., Bluetooth, WiFi y modalidades similares) o módulos adicionales de terceros a varios dispositivos externos, tales como; un visualizador en forma de visor, una impresora externa, una tableta, ordenador portátil, ordenador personal de sobremesa, un dispositivo inalámbrico para permitir la transferencia de datos de formación de imágenes a un sitio remoto/otro dispositivo, un dispositivo con sistema de posicionamiento global (GPS), un dispositivo que permite el uso de memoria adicional, y un micrófono. La cámara digital es alimentada con baterías recargables o con suministro con alimentación de CA/CC. El dispositivo de formación de imágenes digitales puede incluir, pero sin limitación, cámaras digitales, cámaras web, cámaras SLR digitales, videocámaras/grabadoras de vídeo, teléfonos móviles con cámaras digitales integradas, Smartphones™, asistentes digitales personales (PDAs) y ordenadores portátiles/tabletas, u ordenadores de sobremesa personales, todos los cuales contienen/o están conectados a un detector/sensor de formación de imágenes digitales.

Esta señal de luz producida por las fuentes de luz de excitación/iluminación puede ser detectada por el dispositivo de formación de imágenes usando filtro(s) óptico(s) (p. ej., los disponibles en Chroma Technology Corp, Rockingham, VT, EE. UU.) que rechazan la luz de excitación pero permiten detectar las longitudes de onda seleccionadas de la luz emitida desde el tejido, formando de este modo una imagen en el visualizador. Hay un soporte del filtro óptico fijado al marco de la caja protectora en del objetivo de la cámara digital que puede incorporar uno o más filtros ópticos con diferentes anchos de banda espectral discreta, como se muestra en los recuadros b) y c) de la FIG. 4. El recuadro b) muestra el dispositivo con las matrices de LED encendidas para emitir una luz violeta/azul brillante, con un único filtro de emisión en su lugar. El recuadro c) muestra el dispositivo usando un soporte de filtro óptico múltiple usado para seleccionar el filtro apropiado para la formación de imágenes específicas de la longitud de onda deseada. El recuadro d) muestra el dispositivo que se sostiene con una mano mientras se obtienen imágenes de la superficie cutánea de un pie.

Estos filtros de paso de banda pueden seleccionarse y alinearse del objetivo de la cámara digital para detectar selectivamente señales ópticas específicas de la superficie del tejido/herida en función de la longitud de onda de la luz deseada. El filtrado espectral de la señal óptica detectada (p. ej., absorción, fluorescencia, reflectancia) también se puede lograr, por ejemplo, usando un filtro sintonizable de cristal líquido (FSCL), o un filtro sintonizable acústico-óptico (FSAO) que es un filtro de paso de banda espectral sintonizable electrónicamente en estado sólido. El filtrado espectral también puede implicar el uso de filtros variables continuos y/o filtros ópticos de paso de banda manuales. Estos dispositivos pueden colocarse delante del detector de formación de imágenes para producir imágenes multiespectrales, hiperespectrales y/o longitudes de onda selectivas de tejidos.

El dispositivo puede modificarse usando filtros de polarización ópticos o de orientación variable (p. ej., lineal o circular combinados con el uso de placas de ondas ópticas) fijados de manera razonable a las fuentes de luz de excitación/iluminación y al dispositivo detector de formación de imágenes. De esta forma, el dispositivo puede usarse para representar imágenes de la superficie del tejido con iluminación de luz polarizada y detección de luz no polarizada o viceversa, o iluminación de luz polarizada y detección de luz polarizada, con reflectancia de luz blanca y/o formación de imágenes de fluorescencia. Esto puede permitir la formación de imágenes de heridas con reflexiones especulares minimizadas (p. ej., reflejos de formación de imágenes de luz blanca), así como permitir la formación de imágenes de polarización de fluorescencia y/o cambios dependientes de la anisotropía en tejidos conectivos (p. ej., colágenos y elastina) en la herida y en tejidos normales circundantes. Esto puede aportar información útil sobre la orientación espacial y la organización de las fibras del tejido conectivo asociadas con el remodelado de la herida durante la curación.

Todos los componentes del dispositivo de formación de imágenes pueden integrarse en una única estructura, tal como una estructura cerrada diseñada ergonómicamente con un mango, permitiendo que se sostenga cómodamente con una o ambas manos. El dispositivo también puede proporcionarse sin mango alguno. El dispositivo puede ser ligero, portátil y puede permitir la formación de imágenes digitales en tiempo real (p. ej., imágenes fijas y/o vídeo) de cualquier superficie diana (por ejemplo, la piel y/o cavidad bucal, que también es accesible) usando luz blanca, modos de formación de imágenes de fluorescencia y/o reflectancia. El dispositivo puede ser escaneado a través de la superficie corporal para representar imágenes manteniéndolo a distancias variables de la superficie, y se puede usar en un ambiente/sala iluminado para representar imágenes de reflectancia/fluorescencia de luz blanca. El dispositivo puede usarse en un ambiente/sala sombrío u oscuro para optimizar las señales de fluorescencia del tejido y minimizar las señales de fondo de las luces de la sala. El dispositivo se puede usar para visualización directa (p. ej., a simple vista) o indirecta (p. ej., a través de la pantalla de visualización del dispositivo de formación de imágenes digitales) de las heridas y los tejidos normales circundantes.

El dispositivo también puede incorporarse al no ser de mano o portátil, por ejemplo, al estar fijado a un mecanismo de montaje (p. ej., un trípode o soporte) para su uso como un dispositivo de formación de imágenes ópticas relativamente estacionario para formación de imágenes de luz blanca, fluorescencia y reflectancia de objetos, materiales y superficies (p. ej., un cuerpo). Esto puede permitir que el dispositivo se use en un escritorio o mesa o para formación de imágenes de "línea de montaje" de objetos, materiales y superficies. En algunas realizaciones, el mecanismo de montaje puede ser móvil.

Otras características de este dispositivo pueden incluir la capacidad de grabar imágenes y vídeos digitales, posiblemente con audio, métodos de documentación (p. ej., con almacenamiento de imágenes y software de análisis) y transmisión de datos alámbrica o inalámbrica para necesidades de telemedicina/salud electrónica remotas. Por ejemplo, los recuadros e) y f) de la FIG. 4 muestran una realización del dispositivo donde el dispositivo de adquisición de imágenes es un dispositivo de comunicación móvil tal como un teléfono celular. El teléfono celular usado en este ejemplo es un Samsung Modelo A-900, que está equipado con una cámara digital de 1.3 megapíxeles. El teléfono está insertado en el marco de soporte para representar imágenes convenientes. El recuadro e) muestra el uso del dispositivo para representar imágenes de una hoja de papel con tinta fluorescente que muestra la palabra "Herida". El recuadro f) muestra la formación de imágenes de dedos teñidos con tinta fluorescente y la detección de las bacterias comunes de la piel P, Acnes. Las imágenes del teléfono celular pueden enviarse de forma inalámbrica a otro teléfono celular o de forma inalámbrica (p. ej., a través de la conectividad Bluetooth) a un ordenador personal para el almacenamiento y análisis de imágenes. Esto demuestra la capacidad del dispositivo para realizar formación de imágenes de fluorescencia manual en tiempo real y la transmisión inalámbrica a un sitio/persona remoto como parte de una infraestructura de telemedicina/salud electrónica para cuidado de heridas.

Con el fin de demostrar las capacidades del dispositivo de formación de imágenes en el cuidado de heridas y otras aplicaciones relevantes, se llevaron a cabo una serie de experimentos de viabilidad usando el ejemplo particular descrito. Cabe destacar que durante todos los experimentos de formación de imágenes de fluorescencia, la cámara Sony (Cámara digital Sony Cybershot DSC-T200, Sony Corporation, Norteamérica) se configuró para que las imágenes se capturaran sin flash, y con el modo de imagen "Macro" establecido, Las imágenes fueron capturadas a 8 megapíxeles. El flash se usó para capturar imágenes de reflectancia de luz blanca. Todas las imágenes se almacenaron en la tarjeta de memoria xD para su posterior transferencia a un ordenador personal para el almacenamiento a largo plazo y el análisis de imágenes.

En una realización ilustrativa, las imágenes/vídeos de reflectancia de luz blanca y fluorescencia capturados con el dispositivo se importaron a Adobe Photoshop para el análisis de imágenes. Sin embargo, el software de análisis de imágenes se diseñó usando MatLab™ (Mathworks) para permitir que se usen varios algoritmos espectrales basados en imágenes (p. ej., relaciones de fluorescencia rojo a verde, etc.) para extraer datos de imágenes pertinentes (p. ej., datos espaciales y espectrales) para detección cuantitativa/valor diagnóstico. El procesamiento posterior de imágenes también incluía la manipulación matemática de las imágenes.

De acuerdo con otra realización ilustrativa, un dispositivo de mano para la recopilación de datos de una herida incluye una cámara basada en el sensor del dispositivo de carga acoplada de bajo coste y diseñado para el consumidor, Super HAD™ (Model DSC-T900, Sony Corp., Japón), con un objetivo de zoom de 35 a 140 mm equivalente a 4x alojado en un cuerpo de plástico y alimentado por baterías recargables (FIG. 5). En la FIG. 5 se muestra un prototipo del dispositivo de formación de imágenes de mano. El recuadro (a) es una vista frontal del prototipo que muestra la imagen de fluorescencia (FL) de la herida mostrada en tiempo real en la pantalla de visualización de cristal líquido en alta definición. El recuadro (b) es una vista posterior del prototipo que muestra la luz blanca (LB) y las matrices de LED de 405 nm que proporcionan iluminación de la herida, mientras que el filtro de emisión de FL se coloca delante del sensor CCD. El dispositivo está configurado para obtener imágenes (o vídeos) de LB y AF en color de alta resolución de 12.1 Megapíxeles en tiempo real (<1 s), que se muestran en formato rojo-verde-azul ( RGB) en una pantalla de visualización de cristal líquido (LCD) en color de 3,5 pulgadas táctil del dispositivo (FIG. 5). El dispositivo incluye diodos emisores de luz (LEDs) blanca de banda ancha, alimentados eléctricamente por una fuente convencional de CA de 125 V, configurado para proporcionar iluminación durante la formación de imágenes de LB. El dispositivo incluye además dos matrices de LED monocromáticos de color azul-violeta (Aexc = 405 _ 20 nm) (Modelo LZ4, LedEngin, San José, California) para proporcionar una potencia de luz de excitación de 4 W durante la formación de imágenes de FL (área de iluminación brillante y uniforme ~ 700 cm2 a 10 cm de distancia de la superficie de la piel). Las imágenes de LB y FL son detectadas por un sensor CCD de alta sensibilidad montado con un filtro de FL de doble banda (Aemiss = 500 a 550 y 590 a 690 nm) (Chroma Technologies Corp., Vermont) delante del objetivo de la cámara para bloquear la luz de excitación reflejada por la superficie de la piel. El dispositivo incluye un filtro de emisión configurado para separar espectralmente tejido y AF bacteriana. El dispositivo está configurado para mostrar el tejido separado espectralmente y la AF bacteriana como una imagen RGB compuesta sin procesamiento de imágenes o corrección de color, permitiendo de este modo que el usuario pueda ver la distribución de las bacterias en el contexto anatómico de la herida y la parte del cuerpo. El sensor de imagen CCD es sensible en las longitudes de onda ultravioleta (<400 nm), visible (400 a 700 nm) e infrarrojo cercano (700 a 900 nm) a AF de los tejidos y las bacterias, en ausencia de agentes de contraste exógenos.

En otra realización ilustrativa, el dispositivo de mano que está configurado para tomar tanto imágenes de luz blanca como imágenes fluorescentes incorpora un dispositivo de comunicación móvil, tal como un teléfono inteligente, teléfono móvil, iPod, iPhone, u otro dispositivo de este tipo que tenga capacidades de captura de imágenes existentes, tales como el sensor CCD. Aunque se describe en el presente documento con respecto al uso con el iPod touch o iPhone, debe entenderse qué otras plataformas (p. ej., Android, etc.) pueden usarse. Por ejemplo, como se muestra en la FIG. 6A, el dispositivo incorpora un iPhone 4S. En la FIG. 6A se muestra un prototipo de dispositivo de formación de imágenes móvil. El recuadro (a) muestra una vista frontal del dispositivo, que muestra los componentes ópticos y el soporte de la batería del adaptador de accesorios, que está montado en un teléfono inteligente iPhone 4S convencional. El recuadro (b) muestra una vista posterior del dispositivo, que muestra el interruptor de encendido/apagado y la pantalla de visualización LCS en la que el usuario visualizar las imágenes de LB y FL. La formación de imágenes de luz blanca permite al usuario capturar una imagen de la herida de un paciente y la fluorescencia permite al usuario capturar una imagen correspondiente en la que se destaca la presencia de bacterias en la imagen. La pantalla de visualización puede variar entre aproximadamente 4 pulgadas (en diagonal) y aproximadamente 7 pulgadas (en diagonal) de una pantalla panorámica con tecnología IPS Multi-Touch. Pueden usarse visualizadores de otros tamaños en función de las necesidades del usuario. En un ejemplo, la configuración de calidad del visualizador es de 1136x640 píxeles de resolución a 326 píxeles por pulgada; relación de contraste 800:1; y 500 cd/m2 de brillo máximo. El visualizador puede tener un revestimiento oleófobo resistente a las huellas dactilares. La resolución de la cámara puede ser de aproximadamente 5 Megapíxeles y puede tener resoluciones superiores a 5 Megapíxeles, tales como de hasta aproximadamente 24 Megapíxeles, dependiendo de la disponibilidad, cantidad de almacenamiento disponible, etc. La selección del diseño del objetivo permite la producción de imágenes de alta calidad, específicamente en los espectros rojo y verde. En una realización ilustrativa, se usa un objetivo de cinco elementos (al igual que el diseño del iPod touch). El usuario puede pulsar para enfocar el vídeo y/o las imágenes fijas. La cámara tiene un rendimiento óptimo en la oscuridad. La cámara tiene un flash LED y las velocidades del obturador son altas.

Como se muestra en las FIGS. 6A y 6B, la realización ilustrativa del dispositivo de mano integra una cámara de teléfono móvil diseñado para el consumidor con una plataforma óptica personalizada. La adquisición de imágenes se produce en la cámara del teléfono móvil y funciona independientemente de la carcasa del dispositivo, electrónica y óptica. Las imágenes se muestran en la pantalla táctil LCD del teléfono y se almacenan en el propio teléfono. El diseño óptico personalizado incluye un LED violeta de 405 nm colocado en un ángulo de 45 grados respecto a un espejo dicroico, que se fija delante del sensor de la cámara. El espejo dicroico refleja la luz violeta mientras transmite todas las longitudes de onda mayores para producir una iluminación de excitación de fluorescencia que es coaxial al sensor de la cámara. Delante del sensor de la cámara se encuentra un objetivo macro que permite obtener imágenes enfocadas de cerca de las heridas (< 10 cm). Se usa una combinación específica de filtros de excitación y emisión para recabar los datos de fluorescencia roja y verde que es indicativa de las bacterias y los tejidos conectivos, respectivamente. El LED violeta se alimenta con una batería convencional de 9 V, que es activada por el usuario a través de un interruptor de alimentación externo. En la parte posterior de la placa de circuito impreso del LED se ha fijado un disipador de calor con pasta térmica para transferir y disipar eficazmente el calor generado por el LED violeta de 5 W.

De acuerdo con esta realización ilustrativa, la carcasa del dispositivo puede fabricarse mediante impresión 3D. En el presente documento se divulgan otros tipos de estructuras adecuadas, y las variaciones de las mismas serán comprendidas por los expertos en la materia en función de las presentes enseñanzas. La carcasa proporciona un medio para alinear los componentes ópticos con la cámara diseñada para el consumidor y contener en su interior tanto los componentes eléctricos usados para accionar el LED como la solución térmica, creando al mismo tiempo un diseño de mano intuitivo y ligero. El adaptador está diseñado para deslizarse en la parte superior del iPhone 4s y ajustarse cómodamente alrededor del teléfono para permanecer fijo en su lugar durante la formación de imágenes. El adaptador es extraíble del teléfono para la formación de imágenes de luz blanca. De acuerdo con otra realización ilustrativa, el adaptador puede estar permanentemente fijado al dispositivo de comunicación móvil, tal como el iPhone 4s. En dicha realización, puede proporcionarse un filtro móvil para cambiar entre la formación de imágenes de luz blanca y de fluorescencia, de una manera similar a la descrita con respecto a las realizaciones del dispositivo de mano analizado en las FIGS, 1 y 2.

Para realizar formación de imágenes de fluorescencia usando el dispositivo, el usuario enciende el LED violeta mediante el interruptor de palanca situado en la parte posterior del dispositivo (FIG. 6A). A medida que el interruptor es movido a la posición "encendido", la batería de 9 V envía energía al controlador del LED, que modula la corriente para accionar el LED violeta. El LED violeta de banda ancha, que está situado perpendicularmente al sensor de la cámara del iPhone, emite luz de 405 nm en el espejo dicroico de 45 grados. El espejo dicroico refleja casi el 100 % de la luz a la longitud de onda de 405 nm directamente a la diana. Los tejidos y las bacterias absorben los fotones de 405 nm del LED violeta y los fotones de mayor longitud de onda son luego emitidos por las bacterias y los tejidos para crear fluorescencia. Se coloca un filtro de emisión específico delante del sensor de la cámara del iPhone para controlar las longitudes de onda de los fotones que pueden llegar al sensor de la cámara y bloquear eficazmente la luz de excitación. El sensor de la cámara del iPhone capta una imagen RGB de los fotones emitidos donde las bacterias se muestran en rojo (p. ej., S. aureus) o en un verde azulado muy brillante (p. ej., Pseudomonas aeruginosa) y los tejidos conectivos sanos de la piel o la herida se captan con una señal de fluorescencia verde. A continuación, el usuario utiliza la imagen de fluorescencia (o vídeo) almacenada en el dispositivo de comunicación móvil, tal como un iPhone, para determinar dónde se encuentran las bacterias en una herida y alrededor de la misma.

En una realización ilustrativa, un estudio en el que se usó el dispositivo de mano descrito en el presente documento hizo un seguimiento de las heridas de los pacientes con el tiempo. En el estudio, se tomaron imágenes WL PRODIGI de alta resolución de cada herida en cada visita. Se colocó una escala de calibración de longitud desechable (pegatina) cerca de la herida durante la formación de imágenes de LB y FL para realizar un seguimiento de la identificación del paciente y la fecha. Un médico marcó las ubicaciones de la presunta carga bacteriana clínicamente significativa en las imágenes de LB impresas. Para preservar las características bacterianas en el tejido, no se tomó ningún frotis hasta que se completó la posterior formación de imágenes de FL. Este proceso duró 1-2 min por herida, y la posterior formación de imágenes de FL duró 1-2 min por herida. En las imágenes impresas se marcó la ubicación o ubicaciones de la AF roja y/o verde positiva. El médico limpió con algodón cada área marcada sospechosa usando el método de muestreo de Levine y los frotis se enviaron para un ensayo microbiológico ciego. Los pacientes fueron tratados y dados de alta de acuerdo con los protocolos convencionales. En algunos casos se usó espectroscopia de FL para caracterizar las áreas de AF en/alrededor de la herida. Los espectros se compararon en función de la ubicación con los resultados de microbiología. Se elaboró un archivo de datos completo para la visita de cada paciente (CSS, imágenes de LB y FL, espectroscopia y microbiología) se almacenaron en una base de datos electrónica de acuerdo con las Normas de Buena Práctica Clínica.

En una segunda parte del estudio, se usaron tres brazos secuenciales durante 2 meses: tratamiento no guiado (control), tratamiento guiado por FL y tratamiento no guiado (control). En la primera fase de 2 meses, las heridas fueron evaluadas semanalmente por CSS y luego fueron tratadas a discreción del equipo clínico usando los métodos de mejor práctica (desbridamiento de heridas con ultrasonido y/o bisturí, antibióticos tópicos/sistémicos, lavado con solución salina, apósitos secos o antimicrobianos o yodo). Se tomaron las correspondientes imágenes de LB y FL de cada herida antes y después del tratamiento, como se ha descrito anteriormente. Se seleccionaron periodos de evaluación de 2 meses basándose en los datos clínicos establecidos para las úlceras venosas de la pierna que muestran que esto es suficiente para detectar un cambio fiable y significativo en el área de la herida, como indicador predictivo de la curación. Los frotis de la herida se recogieron con la guía de FL. Los médicos pasaron por alto las imágenes de FL durante esta primera fase (control). Durante la fase posterior de 2 meses, la evaluación de la herida se realizó con normalidad, pero se mostraron a los médicos las imágenes de FL de la herida durante el tratamiento.

Durante la fase final de 2 meses, se realizaron imágenes de LB y FL y se recogieron frotis, con el cegamiento del clínico a los resultados de FL durante la administración del tratamiento. Es importante destacar que, mientras los médicos entendían y podían recordar el significado y las características de las señales de fluorescencia roja y verde, respectivamente, el cegamiento durante la administración del tratamiento en los periodos de control fue posible puesto que los resultados de fluorescencia de cada examen de la herida y de cada paciente eran diferentes. Por tanto, en ausencia de una guía de fluorescencia en tiempo real durante el tratamiento de la herida, el conocimiento previo de las características de fluorescencia no influyó sustancialmente en las decisiones de tratamiento durante los periodos de control. También se tomaron imágenes de LB y FL después de cada tratamiento para analizar el área de la herida.

Cuatro miembros del personal clínico y/o de investigación, cegados, entrenados midieron de forma independiente el tamaño promedio de la herida en las imágenes de LB usando trazado digital (MATLAB v.7.9.0, The MathWorks, Massachusetts, EE. UU.). Los observadores midieron las heridas en sesiones separadas con un mínimo de 7 días entre sesiones para minimizar el efecto memoria. Una barra de escala adhesiva colocada junto a la herida durante la formación de imágenes proporcionó una calibración precisa de la longitud con un margen de 0,5 mm. Las luces de la sala permanecieron encendidas durante la formación de imágenes de LB, pero se apagaron durante la formación de imágenes de FL. Las imágenes de LB y FL se obtuvieron con el dispositivo de mano sostenido/colocado a 10-15 cm de la herida. Todos los parámetros de formación de imágenes (distancia, tiempo de exposición, ajuste ISO, balance de blancos, etc.) se mantuvieron constantes entre las visitas. Para distancias inferiores a 5 cm de una herida (heridas de pequeño diámetro), se usó el modo macro incorporado en la cámara. El enfoque automático permitía una adquisición de imágenes rápida (~1 s). Las imágenes (o vídeo) se capturaron en tiempo real y se almacenaron en la tarjeta de memoria de la cámara. El cambio entre los modos de LB y FL fue sustancialmente instantáneo usando un "interruptor de palanca" incorporado. Los dispositivos se descontaminaban entre usos con alcohol etílico al 70 %.

Las imágenes de LB y AF se transfirieron a un ordenador portátil. Las regiones de interés (RDls) se identificaron a partir de imágenes de FL individuales de 1024x1024 píxeles de cada herida en cada visita clínica. Las imágenes RGB se separaron en canales individuales. Los canales verde y rojo de la imagen RGB eran representativos de las verdaderas señales de AF tisular y bacteriana detectadas in vivo. Para cuantificar los niveles bacterianos a partir de las imágenes de FL individuales, se usaron los siguientes procedimientos de procesamiento de imágenes. En resumen, los canales de imagen verde y rojo individuales de cada imagen RGB se convirtieron a escala de grises (no se usó el canal azul) y se contaron los píxeles cuya intensidad en escala de grises estaba por encima de un umbral de histograma dado (seleccionado para reducir el ruido de fondo de la imagen bruta). Se creó una máscara de color rojo para las bacterias de FL roja encontrando los máximos locales en el intervalo de color 100-255 de la escala de grises, A continuación, se usó una máscara de color verde invertida para eliminar la FL verde. Todos los píxeles con FL roja (por encima del umbral del histograma) se binarizaron y se calculó la suma de todos los píxeles "1". Esto se repitió para el canal verde de cada imagen. Estos datos proporcionaron una estimación de la cantidad de bacterias rojas (o verdes) en cada imagen. El número de píxeles de f L se convirtió en una medida de área (cm2) de píxel más útil usando las pegatinas de calibración de la longitud del adhesivo, proporcionando así la cantidad total de bacterias fluorescentes como medición de área.

La AF tisular producida por el colágeno o la elastina endógeno de la piel aparecía como FL verde, y las colonias bacterianas clínicamente relevantes (p. ej., Staphylococcus aureus) aparecían como FL roja (causada por porfirinas endógenas). Algunas bacterias (p. ej., Pseudomonus aeruginosa) produjeron una señal azul-verde, debida a sideróforos/pioverdinas, que se diferenció espectral y texturalmente de la Af de la dermis mediante el uso de un software de análisis de imágenes. Las imágenes de LB y FL fueron recogidas en menos de 1 segundo por el sensor CCD de alta sensibilidad montado con un filtro de FL de doble banda (Aemiss = 500-550 y 590-690 nm) (Chroma Technologies Corp, VT, EE. UU.). El sensor de imagen CCD era sensible en un amplio intervalo de longitudes de onda de ~300-800 nm. PRODIGI se integró fácilmente en el flujo de trabajo clínico rutinario. Al combinar la FL tisular con la FL bacteriana en una sola imagen compuesta, el médico visualizaba al instante la distribución y el alcance de la carga bacteriana dentro del contexto anatómico de la herida y la parte del cuerpo. Normalmente, La formación de imágenes de FL añadieron aproximadamente 1-3 minutos/paciente a la rutina de evaluación de la herida, dependiendo del número de heridas y de la duración del hisopado guiado por FL.

Las imágenes de AF detectaron una carga bacteriana clínicamente significativa en el 85 % de las periferias de las heridas que no se detectaron con los métodos convencionales, Por tanto, el método de Levine para limpiar con algodón solo el lecho de la herida puede ser insuficiente, lo que puede dar lugar a que el tratamiento antibacteriano se suspenda de forma inadecuada. Sin embargo, modificar las prácticas de muestreo convencionales para incluir el hisopado de la periferia de todas las heridas sería poco práctico y costoso. Las imágenes de AF podrían ayudar a los médicos a decidir si los márgenes de las heridas requieren un muestreo y dónde. El dispositivo de formación de imágenes de mano también identificó una biocarga clínicamente significativa en las ubicaciones circundantes cercanas a las heridas, que representan sitios de posible reinfección, donde los métodos tradicionales no examinan ni toman muestras.

La identificación y cuantificación de la carga bacteriana de las heridas es un importante factor determinante de infección y curación. Los datos sobre la visualización y el seguimiento cuantitativo de la carga bacteriana condujeron a la identificación de un nuevo método sencillo para el desbridamiento guiado por imagen y la aplicación tópica de antibióticos y antisépticos, que minimiza el traumatismo innecesario en el límite de la herida y maximiza la contribución del desbridamiento a la reducción de la carga bacteriana. Toda herida tiene el potencial de infección, pero distinguir la verdadera infección de la colonización crítica mediante los métodos de las mejores prácticas sigue siendo difícil y arbitrario, y puede conducir a un tratamiento excesivo o insuficiente.

Múltiples variables entre las que se incluyen respuesta del huésped, factores locales y sistémicos, mala perfusión, inmunosupresión, diabetes y medicación afectan al riesgo de infección. Las heridas críticamente colonizadas pueden ser difíciles de diagnosticar ya que no siempre muestran los signos clásicos de infección o niveles claramente elevados de biocarga. De hecho, la relevancia clínica de diferenciar las heridas críticamente colonizadas de las heridas infectadas sigue siendo controvertida. La identificación de una carga bacteriana elevada en pacientes asintomáticos antes de que se produzca la infección mediante el uso de formación imágenes de AF puede ayudar a prevenir las infecciones al impulsar un tratamiento agresivo. Si se sospecha una infección bacteriana, la selección de antibióticos podría guiarse por los principios clínicos establecidos y por la identificación de la carga bacteriana elevada mediante la AF y la diferenciación entre P. aeruginosa Gramnegativa y S. aureus Grampositiva.

En otra realización ilustrativa, el análisis de imágenes puede llevarse a cabo en el dispositivo de mano o las imágenes de LB y FL pueden transferirse a un ordenador portátil para el procesamiento de imágenes. El análisis de las imágenes y el procesamiento de los datos de las imágenes pueden realizarse usando un procesador del dispositivo de mano, y los resultados de dichos análisis pueden mostrarse en el visualizador del dispositivo de mano.

Los siguientes dos programas pueden usarse para el procesamiento de las imágenes (por ejemplo, análisis de los datos recopilados por el dispositivo ilustrativo mediante el uso de la cámara basada en el sensor de dispositivo de carga acoplada (c Cd ) Super HAD™ (Modelo DSC-T900)) y en las FIGS. 7A y 7B se ilustran partes de estos procesos: software MATLAB (Versión 7.9.0, The MathWorks, Massachusetts) usando un programa escrito a medida y el software ImageJ (versión 1.45n). En el programa MATLAB, las regiones de interés (RDI) se identifican a partir de imágenes de FL individuales de 1024 x 1024 píxeles de cada herida. Las imágenes RGB se separan en canales individuales. La AF verde (emisión de 500 a 550 nm) y roja (>590 nm) de los componentes del tejido y las bacterias, respectivamente, detectada por el sensor CCD están naturalmente alineadas espectralmente con los filtros rojo y verde del sensor de imagen CCD de Sony. Por tanto, los canales verde y rojo de la imagen RGB mostrada en la pantalla LCD del dispositivo de mano son representativos de las verdaderas señales de AF tisular y bacteriana detectadas in vivo. Para cuantificar los niveles bacterianos a partir de las imágenes de FL individuales, se pueden usar los siguientes procedimientos de procesamiento de imágenes. En resumen, los canales de imagen verde y rojo individuales de cada imagen RGB se convierten a escala de grises (no se usó el canal azul) y se cuentan los píxeles cuya intensidad en escala de grises está por encima de un umbral de histograma dado (seleccionado para reducir el ruido de fondo de la imagen bruta). En determinadas realizaciones, es posible que se use el canal azul, por ejemplo, cuando se forma una imagen de la cantidad de luz de excitación de 405 nm que es absorbida por los tejidos/sangre cuando se forma una imagen de la vascularidad/perfusión del tejido.

Se crea una máscara de color rojo para las bacterias de FL roja encontrando los máximos locales en el intervalo de color 100 a 255 de la escala de grises. A continuación, se usa una máscara de color verde invertida para eliminar la FL verde. Todos los píxeles con FL roja (por encima del umbral del histograma) se binarizan y se calcula la suma de todos los píxeles "1". Esto se repite para el canal verde de cada imagen. Estos datos proporcionan una estimación de la cantidad de bacterias rojas en cada imagen. El número de píxeles de FL se convierte en una medida de área (cm2) de píxel más útil aplicando una regla sobre la imagen de píxeles, proporcionando así la cantidad total de bacterias fluorescentes como medición de área (cm2). El tamaño de las heridas puede trazarse y medirse de forma similar convirtiendo las áreas de los píxeles en cm2 del área de la herida rodeada con un círculo en las imágenes de LB. La resolución de las imágenes de FL es suficiente para localizar las bacterias basándose en las regiones de FL. El software ImageJ puede usarse para separar las imágenes de FL en los canales rojo, verde y azul usando la función incorporada de procesamiento por lotes "Dividir Canales" que se encuentra en el menú de imágenes y en el submenú de color de la cámara. Cada canal resultante se muestra y guarda en escala de grises. Para un análisis posterior, se puede identificar una RDI en cada imagen correspondiente de los canales rojo, verde y azul correspondientes. En el menú de análisis incorporado, la función "Establecer medición" puede usarse para seleccionar y medir los siguientes parámetros de medición para cada imagen de canal de color: área de píxeles, valores mín. y máx. de intensidad de la escala de grises, y valores medios de intensidad de grises. El valor promedio de la intensidad del canal rojo puede determinarse como la intensidad de FL (bacteriana) por píxel cuadrado en cada imagen del canal rojo y luego usarse para el análisis y la comparación de datos.

En una realización ilustrativa, se usó un modelo de herida cutánea de ratón para correlacionar el estado de la herida con la progresión de la infección bacteriana (n = 5; 8 a 12 semanas; NCRNU-F). La correlación se basó en los datos obtenidos usando el dispositivo de mano ilustrativo descrito anteriormente, que incorpora la cámara basada en el sensor de dispositivo de carga acoplada (CCD) Super HAD™ (Modelo DSC-T900. Se tomaron imágenes diarias de LB y FL de las heridas a medida que se infectaban con el tiempo. El tratamiento antibacteriano (Mupirocina tópica tres veces al día, durante un total de 1 día) se aplicó en el sitio de la herida cuando la intensidad de FL roja alcanzó su punto máximo. El efecto antimicrobiano del tratamiento se supervisó a lo largo del tiempo usando el dispositivo de mano para adquirir imágenes diarias de LB y FL de la herida después del tratamiento. Las heridas se supervisaron durante un total de 10 días (véase la FIG. 8), tras lo cual se sacrificaron los ratones. Se cuantificaron las cantidades de bacterias a partir de las imágenes de FL y el tamaño de la herida a partir de las imágenes de LB usando el programa MATLAB descrito anteriormente, y se compararon con el tiempo para determinar el estado de cicatrización de la herida.

La FIG. 8 muestra imágenes representativas de LB y FL para un solo ratón monitorizado durante 10 días. El recuadro (a) proporciona imágenes tomadas con el dispositivo prototipo y que muestran las dos heridas de igual tamaño a ambos lados de la columna vertebral, A la herida derecha se le inoculó S. aureus en PBS y a la herida izquierda se le inoculó solo PBS (control), La fila superior muestra imágenes de LB, la fila del medio muestra las imágenes de FL y la fila inferior muestra las imágenes cuantificadas por MATLAB, correspondientes a las áreas e intensidades bacterianas. Los datos de las imágenes de FL demostraron un aumento significativo de la intensidad de FL bacteriana en la herida inoculada con S. aureus, en comparación con la herida de control, alcanzando su máximo en el día 6. La mupirocina (día 7, flecha roja) redujo significativamente la FL bacteriana en el día 8 hasta casi cero, lo que indica el efecto del tratamiento. Las bacterias volvieron a aumentar en los días 9 y 10. El recuadro (b) proporciona un gráfico que muestra los cambios cuantitativos en la carga bacteriana a partir de las imágenes de FL obtenidas en el recuadro (a).

De acuerdo con otra realización ilustrativa, FIBL puede usarse para medir la cantidad absoluta de bacterias in vivo, puesto que es una de las herramientas de cribado más sensibles y fiables para determinar la carga bacteriana. FIBL recoge la luz emitida por la reacción enzimática de la luciferasa y la luciferina y, por lo tanto, no requiere luz de excitación. Se realizó un seguimiento de las imágenes de FL usando el dispositivo de mano (sin administración de ningún agente de contraste de FL exógena) y la formación de imágenes FIBL de las bacterias S. aureus inoculadas con el tiempo y se compararon las intensidades de FL y FIBL (véase la FIG. 9) (n = 7). La señal de FIBL bacteriana no contribuyó a la señal de FL detectada por la cámara CCD diseñada para el consumidor del dispositivo de mano. S. aureus-Xen8.1 bioluminiscente Grampositiva de la cepa parental S, aureus 8325-4 (Caliper) se cultivó hasta la mitad de la fase exponencial el día anterior a la inoculación del patógeno. Las bacterias con el casete de FIBL producen la enzima luciferasa y su sustrato (luciferina), emitiendo así una señal bioluminiscente de 440 a 490 nm cuando son metabólicamente activas (FIG. 9). Las bacterias (1010 UFC) se suspendieron en 0,5 ml de PBS y se inyectaron en las heridas de ratones desnudos atímicos hembra (n = 7; 8 a 12 semanas; NCRNU-F homocigótico). Para detectar la bioluminiscencia de S. aureus, se adquirieron imágenes de FIBL de la herida antes, inmediatamente después, y 1, 2, 3, 4, 5, 6 y 7 días después de la inoculación dentro de la cámara oscura del Xenogen IVIS Spectrum Imaging System 100 (Caliper, Massachusetts), usando un tiempo de exposición de 10 s. Las imágenes de FIBL se capturaron usando el software de formación de imágenes Living Image In Vivo (Caliper, Massachusetts). Se circunscribieron digitalmente las RDI sobre la herida y se midieron los recuentos de la intensidad total de la luminiscencia en las RDI para cada punto temporal representado en imágenes. La cantidad absoluta de bacterias medida a partir de las señales de FIBL se comprobó para su correlación con las correspondientes señales de FL en las imágenes de FL tomadas a lo largo del tiempo de la misma herida usando el dispositivo de mano (como se ha descrito anteriormente).

La FIG. 9 ofrece datos preclínicos que muestran que la intensidad de autofluorescencia (AF) bacteriana patógena se correlaciona con la carga bacteriana in vivo. El recuadro (a) muestra un prototipo de imágenes móviles del dispositivo en la trayectoria temporal de las heridas de la piel de un ratón antes y después de la inoculación con S. aureus-Xen8.1 bioluminiscente (1010 UFC en 30 pl de PBS). Se muestran imágenes representativas de LB (fila superior), AF (fila central) y de bioluminiscencia (fila inferior) para cada punto temporal hasta 7 días después de la inoculación en un ratón herido. Las imágenes de FIBL indican la cantidad absoluta de bacterias in vivo. Las flechas rojas muestran el momento en que se cambió el vendaje de tegaderm, provocando la eliminación de algunas bacterias de la superficie. El recuadro (b) muestra la FL roja promedio de S. aureus-Xen8.1 (n = 7 ratones desnudos) en función del tiempo, lo que demuestra un aumento de la FL bacteriana diaria de S. aureus (calculada a partir del canal rojo de las imágenes RGB mediante el software ImageJ). En los días 2 y 7, los vendajes de tegaderm se cambiaron según el protocolo animal. La FL bacteriana promedio alcanzó su punto máximo el día 4 después de la inoculación. El recuadro (c) ilustra los correspondientes datos de bioluminiscencia durante la trayectoria temporal (calculados a partir de RDI) que muestran un aumento similar y un pico en el día 4 de la carga bacteriana total en la herida. Los datos indican una fuerte correlación positiva (coeficiente de correlación de Pearson r = 0,6889) entre la AF bacteriana total en una herida y la carga bacteriana in vivo. Se muestran los errores estándar. Barras de escala: (a) LB 1,5 cm y AF, FIBL 1 cm.

Formación de imágenes de muestras bacteriológicas

El dispositivo de formación de imágenes puede ser útil para formación de imágenes y/o supervisión en laboratorios de microbiología clínica. El dispositivo puede usarse para representar imágenes cuantitativas de colonias bacterianas y cuantificar el crecimiento de colonias en ensayos microbiológicos comunes. La formación de imágenes de fluorescencia de las colonias bacterianas se puede usar para determinar la cinética del crecimiento. El software puede usarse para proporcionar un recuento automático de las colonias bacterianas.

Para demostrar la utilidad del dispositivo en un laboratorio de bacteriología/cultivo, se cultivaron cultivos bacterianos vivos en placas de agar de sangre de oveja. Las especies bacterianas incluían streptococcus pyogenes, serratia marcescens, staphylococcus aureus, staphylococcus epidermidis, escherichia coli, y pseudomonas aeruginosa (Colección Americana de Cultivos Tipo, ATCC, por sus siglas en inglés). Estas se cultivaron y se mantuvieron en condiciones de incubación convencionales a 37 °C y se usaron para experimentación durante la "fase de crecimiento exponencial". Una vez detectadas las colonias en las placas (~24 h después de la inoculación), el dispositivo se usó para representar imágenes de las placas de agar que contenían especies bacterianas individuales en una sala oscura. Usando luz de excitación violeta/azul (aproximadamente 405 nm), el dispositivo se usó para representar imágenes de autofluorescencia verde y roja combinadas (aproximadamente 490-550 nm y aproximadamente 610-640 nm de emisión) y solo autofluorescencia roja (aproximadamente 635 /- 10 nm, la longitud de onda de emisión máxima para porfirinas endógenas fluorescentes) de cada placa de agar. Se tomaron imágenes de fluorescencia de cada especie bacteriana con el tiempo para comparación y para supervisar el crecimiento de las colonias.

Ahora se hace referencia a la FIG. 10. El recuadro a) muestra el dispositivo que se está usando para representar imágenes de cultivos bacterianos vivos que crecen en placas de agar de sangre de oveja para detectar la autofluorescencia bacteriana. El recuadro b) muestra la imagen de autofluorescencia emitida por pseudomonas aeruginosa. El dispositivo también se puede usar para detectar, cuantificar y/o supervisar el crecimiento de colonias bacterianas con el tiempo usando fluorescencia, como se demuestra en el recuadro c) con formación de imágenes de fluorescencia del crecimiento de staphylococcus aureus autofluorescente en una placa de agar 24 horas después de la inoculación. Obsérvese la presencia de colonias bacterianas individuales distintas en la imagen inferior. Usando luz de excitación violeta/azul (p. Ej., 405 nm), el dispositivo se usó para detectar tanto autofluorescencia de emisión verde combinado como rojo (p. ej., 490-550 nm 610-640 nm) y solo rojo (p. ej., 635 /- 10 nm, la longitud de onda de emisión máxima para las porfirinas endógenas fluorescentes) de varias especies bacterianas vivas incluyendo streptococcus pyogenes, mostrada en el recuadro d); serratia marcescens, mostrada en el recuadro e); staphylococcus aureus, mostrada en el recuadro f); staphylococcus epidermidis, mostrada en el recuadro g); escherichia coli, mostrada en el recuadro h); y Pseudomonas aeruginosa, mostrada en el recuadro i). Obsérvese que las imágenes de autofluorescencia obtenidas por el dispositivo de las colonias bacterianas pueden proporcionar un contraste de imagen útil para mediciones cuantitativas longitudinales simples de colonización bacteriana y cinética de crecimiento, así como un medio para supervisar potencialmente la respuesta a la intervención terapéutica, con antibióticos, terapia fotodinámica (TFD), terapia de luz de bajo nivel, terapia con oxígeno hiperbárico (TOH) o productos avanzados para el cuidado de heridas, como ejemplos.

La alta resolución espacial del detector de la cámara combinada con una formación de imágenes significativa de señal a ruido de autofluorescencia bacteriana con el dispositivo permitió la detección de colonias muy pequeñas (p. ej., <1 mm de diámetro). El dispositivo proporcionó un medio portátil y sensible para representar imágenes de colonias bacterianas individuales que se cultivan en placas de agar convencionales. Esto proporcionó un medio para cuantificar y supervisar la cinética del crecimiento de colonias bacterianas, como se observa en el recuadro c), así como supervisar potencialmente la respuesta a la intervención terapéutica, con antibióticos o terapia fotodinámica (TFD) como ejemplos, con el tiempo usando fluorescencia, Por lo tanto, el dispositivo puede servir como una herramienta útil en el laboratorio de microbiología.

La FIG. 11 muestra un ejemplo del uso del dispositivo de formación de imágenes en el recuadro a) de la práctica de laboratorio de bacteriología convencional. Recuadro b) En este caso, la formación de imágenes de fluorescencia de una placa de Petri que contiene Staphylococcus aureus combinada con un software de análisis de imagen personalizado y patentado permite que las colonias bacterianas se cuenten rápidamente, y en este caso la imagen de fluorescencia de la placa de cultivo muestra -182 (+/- 3) colonias (manchas verdes azuladas brillantes) que crecen en agar a 37 °C (excitación de aproximadamente 405 nm, emisión de aproximadamente 500-550 nm (verde), emisión de aproximadamente >600 nm (rojo)).

Además de proporcionar la detección de especies bacterianas, el dispositivo puede usarse para diferenciar la presencia y/o ubicación de diferentes especies bacterianas (p. ej., Staphylococcus aureus o Pseudomonas aeruginosa), por ejemplo, en heridas y tejidos circundantes. Esto puede basarse en las diferentes señas de identificación de emisión de autofluorescencia de diferentes especies bacterianas, incluyendo aquellas en las bandas de longitudes de onda de emisión de 490-550 nm y 610-640 nm cuando son excitadas por la luz violeta/azul, tal como la luz de alrededor 405 nm. Se pueden usar otras combinaciones de longitudes de onda para distinguir entre otras especies en las imágenes. Esta información puede usarse para seleccionar el tratamiento apropiado, tal como elección del antibiótico.

Dicha formación de imágenes de muestras de bacteriología puede aplicarse a la supervisión del cuidado de heridas.

Uso en supervisión de cicatrización de heridas

El dispositivo se puede escanear por encima de cualquier herida (p. ej., en la superficie corporal) de modo que la luz de excitación pueda iluminar el área de la herida. A continuación, la herida puede inspeccionarse mediante el uso del dispositivo de manera que el operador pueda ver la herida en tiempo real, por ejemplo, a través de un visor en el dispositivo de formación de imágenes o a través de un dispositivo de visualización externo (p. ej., pantalla de visualización frontal, una pantalla de visualización de televisión, un monitor de ordenador, un proyector LCD o un visualizador en forma de visor). También puede ser posible transmitir las imágenes obtenidas del dispositivo en tiempo real (p. ej., a través de una comunicación inalámbrica) a un sitio de visualización remota, por ejemplo con fines de telemedicina, o enviar las imágenes directamente a una impresora o un almacenamiento de memoria de ordenador. La formación de imágenes puede realizarse en la evaluación clínica rutinaria del paciente con una herida.

Antes de la formación de imágenes, los marcadores fiduciarios (p. ej., usando una pluma de tinta fluorescente indeleble) se pueden colocar en la superficie de la piel cerca de los bordes o perímetro de la herida. Por ejemplo, cuatro puntos, cada uno de un color de tinta fluorescente diferente de plumas de tinta fluorescente indeleble separadas, que pueden proporcionarse como un kit al operador clínico, pueden colocarse cerca del margen o límite de la herida en la superficie de la piel normal. Estos colores pueden ser representados por imágenes por medio del dispositivo usando la luz de excitación y un filtro de banda multiespectral que coincide con la longitud de onda de emisión de los cuatro puntos de tinta. A continuación se puede realizar un análisis de imagen, corregistrando los marcadores fiduciarios para la alineación entre imágenes. Por tanto, el usuario puede no tener que alinear el dispositivo de formación de imágenes entre diferentes sesiones de formación de imágenes. Esta técnica puede facilitar la formación de imágenes longitudinales (es decir, con el tiempo) de las heridas, y el operador clínico puede, por lo tanto, obtener imágenes de una herida con el tiempo sin necesidad de alinear el dispositivo de formación de imágenes durante cada adquisición de imágenes.

De manera adicional, para ayudar a la calibración de la intensidad de las imágenes de fluorescencia, se puede colocar una "tira" convencional fluorescente simple desechable en el campo de visión durante la obtención de imágenes de la herida (p. ej., usando un adhesivo suave que pegue la tira a la piel temporalmente). La tira puede estar impregnada con uno o varios tintes fluorescentes diferentes de concentraciones variables que pueden producir intensidades de fluorescencia predeterminadas y calibradas cuando son iluminadas por la fuente de luz de excitación, que puede tener longitudes de onda o bandas de longitudes de onda de emisión de fluorescencia única (p. ej., 405 nm) o múltiple para calibración de la intensidad de la imagen. La tira desechable también puede tener los cuatro puntos como se ha descrito anteriormente (p. ej., cada uno de diámetros o tamaños diferentes y cada uno de un color de tinta fluorescente diferente con un único punto negro colocado al lado) de plumas de tinta fluorescente indeleble separadas. Con la tira colocada cerca del margen o límite de la herida en la superficie de la piel normal, el dispositivo puede usarse para tomar imágenes de luz blanca y de fluorescencia. La tira puede ofrecer una forma conveniente de tomar múltiples imágenes con el tiempo de una herida dada y después alinear las imágenes usando análisis de imágenes. También, la tira de "calibración de intensidad" fluorescente también puede contener un aparato de medición lineal adicional, tal como una regla de longitud fija para ayudar en las mediciones de distancia espacial de las heridas. Dicha tira puede ser un ejemplo de una diana de calibración que puede usarse con el dispositivo para ayudar en la calibración o medición de parámetros de imagen (p. ej., tamaño de la herida, intensidad de fluorescencia, etc.), y se puede usar otra diana de calibración similar.

Puede ser deseable aumentar la consistencia de los resultados de formación de imágenes y reproducir la distancia entre el dispositivo y la superficie de la herida, ya que la intensidad de la fluorescencia del tejido puede variar ligeramente si la distancia cambia durante las sesiones de formación de imágenes múltiples. Por lo tanto, en una realización, el dispositivo puede tener dos fuentes de luz, tales como haz de rayos láser de baja potencia, que pueden usarse para triangular haces individuales sobre la superficie de la piel con el fin de determinar una distancia fija o variable entre el dispositivo y la superficie de la herida. Esto puede realizarse usando una disposición simplemente geométrica entre las fuentes de luz láser, y puede permitir que el operador clínico visualice fácilmente los puntos de direccionamiento de láser en la superficie de la piel y ajuste la distancia del dispositivo a la herida durante múltiples sesiones de formación de imágenes. Otros métodos para mantener una distancia constante pueden incluir el uso de ultrasonidos, o el uso de una medida física, tal como una regla, o un mecanismo tipo telémetro.

Uso en formación de imágenes de luz blanca

El dispositivo puede usarse para tomar imágenes de luz blanca de la herida total con tejidos normales circundantes normales usando un aparato de medición (p. ej., una regla) colocado en el campo de visión de formación de imágenes, Esto puede permitir una evaluación visual de la herida y el cálculo/determinación de parámetros cuantitativos tales como área, circunferencia, diámetro, y perfil topográfico de la herida. La cicatrización de la herida puede evaluarse por mediciones planimétricas del área de la herida en múltiples puntos temporales (p. ej., en visitas clínicas) hasta la cicatrización de la herida. La duración de la cicatrización de la herida puede compararse con el tiempo de curación esperado calculado por las múltiples mediciones de puntos temporales de la reducción del radio de la herida usando la ecuación R = VA/n (R, radio; A, área de herida planimétrica; n, constante 3,14). Esta información cuantitativa sobre la herida se puede usar para hacer un seguimiento y supervisar los cambios en el aspecto de la herida con el tiempo, con el fin de evaluar y determinar el grado de cicatrización de la herida causada por medios naturales o por cualquier intervención terapéutica. Estos datos pueden almacenarse electrónicamente en el expediente médico del paciente para futuras referencias. El operador puede realizar formación de imágenes de luz blanca durante la evaluación clínica inicial del paciente.

Uso en formación de imágenes de autofluorescencia

El dispositivo puede estar diseñado para detectar toda o la mayor parte de autofluorescencia (AF) tisular. Por ejemplo, usando un filtro de banda multiespectral, el dispositivo puede representar imágenes de autofluorescencia tisular que emana de las siguientes biomoléculas tisulares, así como absorción óptica asociada a sangre, por ejemplo, con excitación de 405 nm: colágeno (Tipos I, II, III, IV, V y otros) que aparecen de color verde, elastina que aparece de color amarillo verdoso-naranja, nicotinamida adenín dinucleótido (NADH), flavín adenín dinucleótido (FAD), que emiten una señal de autofluorescencia azul-verde y bacterias/microorganismos, la mayoría de los cuales parecen tener una amplia emisión de autofluorescencia (p. ej., verde y roja).

El análisis de imágenes puede incluir calcular una relación de AF rojo a verde en la imagen. Los cálculos de intensidad pueden obtenerse a partir de regiones de interés en las imágenes de la herida. Las imágenes pseudocoloreadas pueden mapearse en las imágenes de luz blanca de la herida.

Ejemplos en cicatrización de heridas

Ahora se hace referencia a la FIG. 12. El dispositivo se analizó en un modelo de heridas contaminadas con bacterias. Para ello, se adquirió carne de cerdo, con piel, de un carnicero. Para simular las heridas, se usó un escalpelo para hacer incisiones, que varían en tamaño de 1,5 cm2 a 4 cm2 en la piel y lo suficientemente profundas para ver la capa muscular. El dispositivo se usó para obtener imágenes de algunas muestras de carne sin la adición de bacterias (exógenas) a las heridas simuladas. Para ello, la muestra de carne se dejó a temperatura ambiente durante 24 h con el fin de que las bacterias de la carne crecieran, y a continuación se realizó la formación de imágenes con el dispositivo usando tanto reflectancia de luz blanca como autofluorescencia, con fines comparativos.

Para analizar la capacidad del dispositivo para detectar tejidos conectivos y varias bacterias comunes presentes en las heridas típicas, se preparó una muestra de carne de cerdo con heridas simuladas aplicando seis especies bacterianas a cada uno de seis sitios pequeños de incisión de herida de 1,5 cm2 en la superficie de la piel: streptococcus pyogenes, serratia marcescens, staphylococcus aureus, staphylococcus epidermidis, Escherichia coli, y pseudomonas aeruginosa. Se hizo una pequeña incisión adicional en la piel de la carne, donde no se añadieron bacterias, para servir como control. Sin embargo, se esperaba que las bacterias de los otros seis sitios de incisión pudieran quizás contaminar este sitio a tiempo. El dispositivo se usó para representar imágenes de la muestra de carne repleta de bacterias usando emisión de reflectancia de luz blanca y de autofluorescencia tisular inducida por luz violeta/azul, usando un filtro de banda de emisión doble (450-505 nm y 590-650 nm) y un filtro de emisión de una sola banda (635 /- 10 nm), a la izquierda y un filtro de banda única en el curso de tres días, a intervalos de 24 h, durante los que la muestra de carne se mantuvo a 37 °C. La formación de imágenes también se realizó en un recipiente de poliestireno extruido en el que se almacenó la muestra de carne durante los tres días.

La FIG. 12 muestra los resultados del dispositivo que está siendo usado para la detección no invasiva de la autofluorescencia de bacterias en un modelo de herida animal simulado. Con formación de imágenes de luz blanca convencional, las bacterias estaban ocultas en el sitio de la herida, como se muestra en el recuadro a) y se amplían en el recuadro b). Sin embargo, con luz de excitación violeta/azul, el dispositivo fue capaz de permitir la identificación de la presencia de bacterias en el sitio de la herida en función del aumento drástico de la fluorescencia roja de las porfirinas bacterianas contra un fondo de fluorescencia verde brillante del tejido conectivo (p. ej., colágeno y elastinas) como se observa en el recuadro c) y se amplía en el recuadro d). La comparación del recuadro b) y d) muestra un aumento drástico en la fluorescencia roja de las porfirinas bacterianas contra un fondo de fluorescencia verde brillante del tejido conectivo (p. ej., colágeno y elastinas). Se observó que con autofluorescencia, también se detectaron colonias bacterianas en la superficie de la piel en función de su emisión de fluorescencia verde, provocando que las colonias individuales aparecieran como puntos verdes en la piel. No se observaron en examen de luz blanca. La formación de imágenes de fluorescencia de los tejidos conectivos ayudó a determinar los márgenes de la herida como se observa en el recuadro e) y el recuadro f), y algunas áreas de la piel (marcadas con "*" en c) aparecieron con más fluorescencia roja que otras áreas, posiblemente indicando infección subcutánea por bacterias que producen porfirina. Los recuadros e) y f) también muestran el dispositivo que detecta bacterias fluorescentes rojas en la herida quirúrgica, que están ocultas bajo imágenes de luz blanca.

El dispositivo mapeó la biodistribución de bacterias en el sitio de la herida y en la piel circundante y, por tanto, puede ayudar a identificar de manera selectiva áreas de tejidos específicas que requieren hisopado o biopsia para análisis microbiológicos. Asimismo, usando el dispositivo de formación de imágenes puede permitir la supervisión de la respuesta de los tejidos infectados por bacterias a varios tratamientos médicos, incluyendo el uso de antibióticos y otras terapias, tales como antibióticos, desbridamiento de heridas, limpieza de heridas, terapia fotodinámica (TFD), terapia con oxígeno hiperbárico (TOH), terapia de luz de bajo nivel, o metaloproteinasa anti-matriz (MMP). El dispositivo puede ser útil para la visualización de la biodistribución bacteriana en la superficie, así como en la profundidad del tejido de la herida, y también para los tejidos normales circundantes. El dispositivo puede de este modo ser útil para indicar la distribución espacial de una infección.

Ejemplos

Ahora se hace referencia a la FIG. 13. Como ejemplo, el dispositivo de formación de imágenes puede usarse clínicamente para determinar el estado de curación de una herida crónica y el éxito del desbridamiento de la herida. Por ejemplo, en la figura se muestra una úlcera de pie típica en una persona con diabetes, con (i) el borde no cicatrizado (es decir, callo) que contiene células ulcerogénicas con marcadores moleculares indicativos de deterioro de la curación y (ii) células fenotípicamente normales pero alteradas fisiológicamente, que pueden estimularse para curarse. A pesar del aspecto de una herida después del desbridamiento, puede no estar curándose y puede ser necesario evaluar la presencia de marcadores moleculares específicos de inhibición y/o tejido hiperqueratósico (p. ej., c-myc y p-catenina). Usando el dispositivo de formación de imágenes en combinación con sondas moleculares exógenas marcadas con fluorescencia contra tales dianas moleculares, el médico puede ser capaz de determinar la expresión in situ de biomarcadores moleculares. Con el dispositivo, una vez que la herida se desbrida, la formación de imágenes de fluorescencia del área de la herida y los análisis de imagen pueden permitir el direccionamiento de la biopsia para la posterior inmunohistoquímica y esto puede determinar si la extensión de desbridamiento fue suficiente. Si la extensión de desbridamiento fue insuficiente, como se muestra en el diagrama inferior izquierdo, se pueden encontrar células positivas para c-myc (que aparece con un color verde) y p-catenina nuclear (que aparece con un color morado) en función de su fluorescencia, que indica la presencia de células ulcerogénicas, que puede impedir que la herida cicatrice correctamente e indicar que es necesario un desbridamiento adicional. La falta de curación también puede ser demarcada por una epidermis más gruesa, una capa cornificada más gruesa y la presencia de núcleos en la capa cornificada. Si el desbridamiento fue satisfactorio, como en el diagrama inferior derecho inferior, no se puede encontrar tinción para c-myc o p-catenina, indicando una ausencia de células ulcerogénicas y un desbridamiento satisfactorio. Estos marcadores de inhibición pueden ser útiles, pero el objetivo es la curación real como se define por la aparición de un nuevo epitelio, disminución del área de la herida y ausencia de drenaje, Esta información se puede recopilar usando el dispositivo de formación de imágenes de fluorescencia y se puede almacenar electrónicamente en el expediente médico del paciente, que puede proporcionar un análisis objetivo junto con informes de patología y microbiología. Al comparar el tiempo de curación esperado con el tiempo de curación real (es decir, el progreso de la curación) usando el dispositivo de formación de imágenes, pueden implementarse estrategias de tratamiento adaptativo en función de cada paciente.

La FIG. 14 muestra un ejemplo del uso del dispositivo para obtener imágenes de la cicatrización de heridas de una úlcera por presión. Recuadro a) Se muestra la imagen de luz blanca tomada con el dispositivo del pie derecho de un paciente diabético con una úlcera por presión. Recuadro b) La imagen de fluorescencia correspondiente muestra la fluorescencia roja brillante de las bacterias (los resultados de bacteriología confirmaron la presencia de un fuerte crecimiento de Staphylococcus aureus) que son invisibles bajo el examen convencional de luz blanca (flechas amarillas). Obsérvese el fuerte crecimiento de la bacteria Staphylococcus aureus alrededor de la periferia de la herida no cicatrizante (flecha amarilla larga). Los recuadros c-d) muestran las imágenes espectralmente separadas (no mezcladas) rojo-verde-azul de la imagen de fluorescencia bruta en el recuadro b), que se usan para producir mapas de imagen codificados espectralmente de las intensidades de fluorescencia verde (p. ej., colágeno) y rojo (p. ej., bacterias) calculadas usando algoritmos matemáticos y mostradas con un color falso con escala de color. Los recuadros f-g) muestran ejemplos de métodos de procesamiento de imágenes usados que mejoran el contraste de la señal de autofluorescencia bacteriana endógena al calcular la relación de intensidad de fluorescencia roja/verde para revelar la presencia y la biodistribución de bacterias (rojo-naranja-amarillo) en la herida abierta y alrededor de la misma. Estos datos ilustran la capacidad de usar un software de análisis de imágenes personalizado o disponible en el mercado para analizar matemáticamente las imágenes de fluorescencia obtenidas por el dispositivo y mostrarlas de una manera significativa para uso clínico, y esto puede hacerse en tiempo real. (Barra de escala 1 cm).

La FIG. 15 muestra un ejemplo del uso del dispositivo de formación de imágenes de una herida crónica no cicatrizante. Recuadro a) Imagen de luz blanca tomada con el dispositivo del pecho izquierdo de un paciente de sexo femenino con Pyoderma gangrenosum, muestra una herida crónica no cicatrizante (flecha azul) y una herida curada (flecha roja). Las bacterias normalmente no pueden visualizarse por visualización convencional de luz blanca usada en el examen clínico convencional de las heridas. Recuadro b) Se muestra una imagen de fluorescencia correspondiente de las mismas heridas (en este ejemplo, usando excitación a 405 nm, emisión de 500-550 nm (verde), emisión de >600 nm (rojo)). Obsérvese que la herida no cicatrizada aparece con un color oscuro bajo fluorescencia (principalmente debido a la absorción en sangre de la luz de excitación y de emisión de fluorescencia), mientras que las bacterias aparecen como puntos rojos brillantes en la herida cicatrizada (flecha roja). Bajo fluorescencia, la piel circundante normal aparece con un color turquesa-verde debido a la fluorescencia del colágeno endógeno (excitación a 405 nm). Por el contrario, la herida no cicatrizada (flecha azul) parece tener una banda de fluorescencia roja muy brillante alrededor del borde de la herida, confirmada con cultivos de frotis (bacteriología) que contiene un gran crecimiento de Staphylococcus aureus (con pocos bacilli Grampositivos y escasos cocci Grampositivos, confirmados por microscopía). Recuadro c) Imagen de luz blanca de la herida cicatrizada en los insertos a, b) y d) imagen de fluorescencia correspondiente que muestra fluorescencia roja brillante de bacterias (flechas rosa), que están ocultas bajo luz blanca. Recuadro e) Luz blanca y recuadro f) Imágenes de fluorescencia correspondientes de la herida en el pecho sin cicatrizar. Obsérvese que las bacterias(Staphylococcus aureus) parecen estar ubicadas principalmente alrededor del borde/límite de la herida (flecha amarilla), mientras que menos bacterias se ubican en la herida (X), determinadas por la biodistribución de las bacterias visualizadas directamente usando formación de imágenes de fluorescencia, pero invisibles bajo luz blanca (flecha negra, e). (Barra de escala en cm).

La FIG. 16 ilustra además la formación de imágenes de una herida crónica no cicatrizante usando un ejemplo del dispositivo de formación de imágenes. Recuadro a) Imagen de luz blanca tomada con el dispositivo del pecho izquierdo de un paciente de sexo femenino con Pyoderma gangrenosum, que muestra una herida crónica no cicatrizante (flecha azul) y una herida curada (flecha azul). Las bacterias no pueden visualizarse por visualización convencional de luz blanca usada en el examen clínico de las heridas. Recuadro b) Imagen de fluorescencia correspondiente de las mismas heridas (excitación a 405 nm, emisión de 500-550 nm (verde), emisión >600 nm (rojo)). Mientras que el pezón parece ser normal en blanco sin contaminación obvia de bacterias, la formación de imágenes de fluorescencia muestra la presencia de bacterias que emanan de los conductos del pezón. Los frotis del pezón mostraron que las bacterias eran Staphylococcus epidermidis (crecimiento ocasional encontrado en el cultivo). (Barra de escala en cm)

La FIG. 17 muestra un área central y el borde de una herida crónica no cicatrizante representados por imágenes usando el dispositivo de formación de imágenes, a) Imagen de luz blanca tomada con el dispositivo del pecho izquierdo de un paciente de sexo femenino con Pyoderma gangrenosum, que muestra el área central y el borde de una herida crónica no cicatrizante. Recuadro a) Luz blanca y recuadro b) Imágenes de fluorescencia correspondientes de la herida en el pecho sin cicatrizar (excitación a 405 nm, emisión de 500-550 nm (verde), emisión >600 nm (rojo)). Obsérvese que las bacterias (Staphylococcus aureus; mostradas por hisopado bacteriano) parecen ubicarse principalmente alrededor del borde/límite de la herida, mientras que menos bacterias se ubican en la herida (X), determinadas por la biodistribución de las bacterias visualizadas directamente usando formación de imágenes de fluorescencia, pero invisibles bajo luz blanca. (Barra de escala en cm).

La FIG. 18 ilustra además las imágenes de una herida crónica no cicatrizante usando el dispositivo de formación de imágenes. Recuadro a) Imagen de luz blanca tomada con el dispositivo del pecho izquierdo de un paciente de sexo femenino con Pyoderma gangrenosum, que muestra una herida no cicatrizante crónica. Las bacterias no pueden visualizarse por visualización convencional de luz blanca usada en el examen clínico de las heridas. Recuadro b) Imagen de fluorescencia correspondiente de la misma herida (excitación a 405 nm, emisión de 500-550 nm (verde), emisión >600 nm (rojo)). La formación de imágenes de fluorescencia muestra la presencia de bacterias alrededor del borde/margen de la herida antes de la limpieza recuadro (b) y después de la limpieza recuadro (c). En este ejemplo, la limpieza implicó el uso de una gasa convencional y solución salina tamponada con fosfato para limpiar la superficie de la herida (dentro y fuera) durante 5 minutos. Tras la limpieza, la fluorescencia roja de las bacterias disminuye considerablemente, lo que indica que algunas de las bacterias fluorescentes rojas pueden residir debajo de la superficie del tejido alrededor del borde de la herida. Pequeñas cantidades de bacterias (fluorescentes rojas) permanecieron en el centro de la herida después de la limpieza. Esto ilustra el uso del dispositivo de formación de imágenes para supervisar los efectos de la limpieza de una herida en tiempo real. Como ejemplo adicional, el recuadro d) muestra una imagen de luz blanca de una herida no cicatrizante crónica en el mismo paciente ubicada en la pantorrilla izquierda. Recuadro e) Muestra las imágenes de fluorescencia correspondientes antes de la limpieza (e) y después la limpieza recuadro (f). El hisopado del área central de la herida reveló el crecimiento ocasional de Staphylococcus aureus, con un fuerte crecimiento de Staphylococcus aureus en el borde (flecha amarilla). La limpieza dio lugar a una reducción de las bacterias fluorescentes (Staphylococcus aureus) en la superficie de la herida como se determinó usando el dispositivo óptico de formación de imágenes de mano. El uso del dispositivo de formación de imágenes dio como resultado la detección en tiempo real de bacterias ocultas bajo luz blanca y esto permitió una alteración en la forma de tratar al paciente de manera que, después de la formación de imágenes de fluorescencia, las heridas y los alrededores (contaminados por bacterias) se volvieron a limpiar a fondo o se limpiaron por primera vez debido a la detección de novo de bacterias. También, obsérvese el uso de una "tira" adhesiva desechable de medición-calibración para ayudar en el enfoque de formación de imágenes y esta "tira" puede adherirse a cualquier parte de la superficie corporal (p. ej., cerca de una herida) para permitir las mediciones espaciales de la herida. La tira de calibración también puede ser claramente fluorescente y puede usarse para añadir información específica del paciente a las imágenes, incluyendo el uso de múltiples tintes fluorescentes exógenos para fines de "códigos de barras" - cuya información puede integrarse directamente en las imágenes de fluorescencia de las heridas. (Barra de escala en cm).

La FIG. 19 ilustra el uso del dispositivo de formación de imágenes para supervisar la cicatrización de heridas con el tiempo. El dispositivo de formación de imágenes se usa para hacer un seguimiento de los cambios en el estado de curación y la biodistribución bacteriana (p. ej., contaminación) de una herida crónica no cicatrizante del pecho izquierdo de un paciente de sexo femenino con Pyoderma gangrenosum. Se muestran imágenes de luz blanca (véase la columna que muestra los recuadros a-m) y las correspondientes imágenes de fluorescencia de la herida cicatrizada (véase la columna que muestra los recuadros b-n) y de la herida crónica no cicatrizada (véase la columna que muestra los recuadros c-o) durante el transcurso de seis semanas. (excitación a 405 nm, emisión de 500-550 nm (verde), emisión >600 nm (rojo)), tomadas usando el dispositivo de formación de imágenes en modos de luz blanca y fluorescencia. En la columna de los recuadros b-n), se detecta la presencia de pequeñas colonias bacterianas de fluorescencia roja brillante (flechas amarillas) y su ubicación cambia con el tiempo en la herida cicatrizada. Los frotis bacterianos confirmaron que no se detectaron bacterias en el microscopio y no se observó crecimiento bacteriano en el cultivo. En la columna de los recuadros c-o), por el contrario, la herida no cicatrizada tenía una banda de fluorescencia roja muy brillante alrededor del margen de la herida, confirmada con cultivos de frotis (bacteriología) que contiene un gran crecimiento de Staphylococcus aureus (con pocos bacilli Grampositivos y escasos cocci Grampositivos, confirmados por microscopía), con cambios en la biodistribución con el tiempo (es decir, véase la columna de los recuadros c-o). Estos datos demuestran que el dispositivo de formación de imágenes puede proporcionar información biológica y molecular en tiempo real, así como usarse para supervisar cambios morfológicos y moleculares en las heridas con el tiempo.

La FIG. 20 muestra otro ejemplo del uso del dispositivo para supervisar el estado de una herida con el tiempo. El dispositivo de formación de imágenes se usa para hacer un seguimiento de los cambios en el estado de curación y la biodistribución bacteriana (p. ej., contaminación) de una herida de la pantorrilla izquierda de un paciente de sexo femenino de 21 años con Pyoderma gangrenosum. Las imágenes de luz blanca (véase la columna de los recuadros a-i) y las imágenes de fluorescencia correspondientes (véase la columna de los recuadros b-j) de una herida que se está tratando con terapia con oxígeno hiperbárico (TOH) se muestran en el transcurso de seis semanas. (Parámetros de fluorescencia: excitación a 405 nm, emisión de 500-550 nm (verde), emisión >600 nm (rojo)). Columna de los recuadros a-i) Imágenes de luz blanca revelan distintos cambios macroscópicos en la herida a medida que esta se cura, indicado por la reducción en el tamaño con el tiempo (p. ej., cierre) de la semana 1 (diámetro de ~2 cm de largo) a la semana 6 (diámetro del eje de ~0,75 cm de largo). En la columna de los recuadros b-j), la formación de imágenes de fluorescencia en tiempo real de la fluorescencia bacteriana endógena (autofluorescencia) en la herida y alrededor de la misma puede rastrearse con el tiempo y correlacionarse con las imágenes de luz blanca y las mediciones de cierre de la herida (columna de los recuadros a-i). El recuadro b) muestra una banda verde de fluorescencia perceptible en el límite inmediato de la herida (flecha amarilla; que se muestra por está contaminado con un fuerte crecimiento de Staphylococcus aureus), y esta banda cambia con el tiempo a medida que la herida se cura. Las bacterias de fluorescencia roja también se ven más lejos de la herida (flecha naranja) y su biodistribución cambia con el tiempo (véase la columna de los recuadros b-j). Los límites de tejido de herida a perilesional a normal se pueden ver claramente por fluorescencia en la imagen recuadro j). El tejido conectivo (en este ejemplo, colágenos) en la piel normal aparece como una fluorescencia de color verde pálido (recuadro j) y el remodelado del tejido conectivo durante la cicatrización de la herida se puede supervisar con el tiempo, durante varios tratamientos de la herida que incluyen, como es el caso, terapia con oxígeno hiperbárico de heridas crónicas.

La FIG. 21 ilustra el uso del dispositivo de formación de imágenes para detectar frotis bacterianos durante la evaluación rutinaria de la herida en la clínica. Bajo la formación de imágenes de fluorescencia, el frotis puede dirigirse o identificar de forma selectiva áreas específicas de contaminación/infección bacteriana usando la guía de imagen de fluorescencia en tiempo real. Esto puede disminuir el potencial de contaminación de los tejidos no infectados al reducir la propagación de bacterias durante los procedimientos rutinarios de hisopado, que puede ser un problema en los métodos convencionales de hisopado de heridas. Se determinó que los resultados de frotis de esta muestra son de Staphylococcus aureus (con pocos bacilli Grampositivos y escasos cocci Grampositivos, confirmados por microscopía).

La FIG. 22 muestra un ejemplo del corregistro de a) luz blanca y b) imágenes de fluorescencia correspondientes realizadas con el dispositivo de formación de imágenes en un paciente con úlceras en el pie no cicatrizantes asociadas a diabetes. Usando una sonda de medición de temperatura sin contacto (recuadro en a) con visor de rayos láser cruzado, se realizaron mediciones directas de temperatura en la piel normal (amarillo "3 y 4") y en las úlceras del pie (amarillo "1 y 2") (infectadas con Pseudomonas aeruginosa, como se confirmó por cultivo bacteriológico), indicando la capacidad de añadir información basada en la temperatura a la evaluación de la herida durante el examen clínico. Las heridas infectadas tienen temperaturas elevadas, como se observa en el promedio de 34,45 °C en las heridas infectadas en comparación con los 30,75 °C en la superficie normal de la piel, y estos datos ilustran la posibilidad de mediciones multimodales que incluyen luz blanca, fluorescencia e información térmica para la evaluación de la salud de la herida/infecciosa en tiempo real. Obsérvese que ambas heridas no cicatrizantes en el pie derecho de este paciente contenían un fuerte crecimiento de Pseudomonas aeruginosa (además de cocci Grampositivos y bacilli Gramnegativos), que en este ejemplo aparecen como áreas fluorescentes de color verde brillante en la herida (recuadro b).

La FIG. 23 muestra un ejemplo del uso del dispositivo de formación de imágenes para supervisar una úlcera por presión. Recuadro a) Se muestra la imagen de luz blanca tomada con el dispositivo de formación de imágenes del pie derecho de un paciente diabético caucásico con una úlcera por presión. Recuadro b) La imagen de fluorescencia correspondiente muestra la fluorescencia roja brillante de las bacterias (los resultados de bacteriología confirmaron la presencia de un fuerte crecimiento de Staphylococcus aureus) que son invisibles bajo el examen convencional de luz blanca (flechas amarillas). La piel muerta aparece como un color verde de luz blanca/pálida (flechas blancas). Obsérvese el fuerte crecimiento de la bacteria Staphylococcus aureus alrededor de la periferia de las heridas abiertas no cicatrizantes (flechas amarillas). Recuadro c) Muestra la formación de imágenes de fluorescencia de un apósito antimicrobiano de plata aplicado tópicamente. El dispositivo de formación de imágenes puede usarse para detectar la señal de fluorescencia endógena de productos avanzados para el cuidado de heridas (p. ej., hidrogeles, apósitos para heridas, etc.) o las señales de fluorescencia de dichos productos que se han preparado con un tinte fluorescente con una longitud de onda de emisión en la sensibilidad de detección del detector de formación de imágenes en el dispositivo. El dispositivo se puede usar para la administración/aplicación guiada por imágenes de productos avanzados para el tratamiento del cuidado de heridas y para supervisar posteriormente su distribución y depuración con el tiempo.

La FIG. 24 muestra un ejemplo del uso del dispositivo para supervisar una úlcera por presión. Recuadro a) Imagen de luz blanca tomada con el dispositivo del pie derecho de un paciente diabético caucásico con una úlcera por presión. Recuadro b) La imagen de fluorescencia correspondiente muestra el área de fluorescencia roja brillante de las bacterias (los resultados de bacteriología confirmaron la presencia de un fuerte crecimiento de Staphylococcus aureus), SA) en el borde de la herida y las bacterias fluorescentes verdes brillantes (los resultados bacteriológicos confirmaron la presencia de un fuerte crecimiento de Pseudomonas aeruginosa, PA) que son invisibles bajo el examen convencional de luz blanca. Recuadro c) La espectroscopia de fluorescencia tomada de la herida reveló diferencias espectrales únicas entre estas dos especies bacterianas: SA tiene un pico característico de emisión de autofluorescencia rojo (aproximadamente 630 nm), mientras que PA carece de fluorescencia roja pero tiene un pico de autofluorescencia verde fuerte a alrededor de 480 nm.

El dispositivo de mano distingue espectralmente las bacterias de los tejidos conectivos y la sangre in vivo. Usando Aexc = 405 _ 20 nm y Aemiss = 500 a 550 nm, 590 a 690 nm, el dispositivo detecta señales de AF de S. aureus, Staphylococcus epidermidis, P. aeruginosa, Candida, Serratia marcescens, Viridans streptococci (streptococci ahemolítico), Streptococcus pyogenes (streptococci p-hemolítico), Corynebacterium diphtheriae, Enterobacter, Enterococcus, y S. aureus resistente a miticilina (SARM), como se verificó en los cultivos de frotis microbiológicos (los datos de un ensayo clínico en humanos de nuestro grupo se publicarán en un próximo trabajo de investigación). Se trata de un representante de los principales tipos de bacterias patógenas que suelen encontrarse en las heridas infectadas. Las pruebas de microbiología clínica confirmaron que S. aureus, S. epidermidis, Candida, S. marcescens, Viridans streptococci, Corynebacterium diphtheriae, S. pyogenes, Enterobacter y Enterococcus produjeron una FL roja (de porfirina) mientras que P. aeruginosa produjo una Fl verde azulada (de pioverdina) detectada por el dispositivo de mano. Estas características espectrales difieren significativamente de los tejidos conectivos (colágeno, elastina) y sangre, que aparecen de color verde y rojo oscuro, respectivamente. En la FIG. 24 se muestra una imagen representativa de estas características espectrales.

La FIG. 25 muestra un ejemplo del uso del dispositivo para supervisar una herida crónica no cicatrizante. Recuadro a) Se muestra la imagen de luz blanca tomada con el dispositivo de formación de imágenes de heridas crónicas no cicatrizantes en un paciente varón negro de 44 años de edad con diabetes Tipo II. Las bacterias no pueden visualizarse por visualización convencional de luz blanca (véase la columna de los recuadros a-g) usada en el examen clínico de las heridas. Columnas de los recuadros b-h) Imagen de fluorescencia correspondiente de las mismas heridas (excitación a 405 nm, emisión de 500-550 nm (verde), emisión >600 nm (rojo)). Este paciente se presentaba con múltiples heridas abiertas no cicatrizantes. Los cultivos de frotis tomados de cada área de la herida usando la guía de imagen de fluorescencia revelaron los fuertes crecimientos de Pseudomonas aeruginosa (flecha amarilla) que aparece con un color fluorescente verde brillante, y Serratia marcescens (círculos) que aparece con un color fluorescente rojo. (Barra de escala en cm).

La FIG. 26 es un diagrama esquemático que ilustra un ejemplo de un uso de dianas de "calibración", que pueden diseñarse a medida, multipropósito y/o desechables, para su uso durante la formación de imágenes de heridas con el dispositivo de formación de imágenes. La tira, que en este ejemplo es adhesiva, puede contener una combinación de una o más de: herramientas de medición espacial (p. ej., escala de longitud), código de barras de información para integrar información médica específica del paciente y gradientes de concentración impregnados de tintes fluorescentes para calibración de la imagen de fluorescencia en tiempo real durante la formación de imágenes. Para este último, se pueden usar múltiples concentraciones de varios tintes fluorescentes exógenos u otros agentes de fluorescencia (p. ej., puntos cuánticos) para la calibración de intensidad de fluorescencia multiplexada, por ejemplo, cuando se usa más de una sonda exógena marcada con fluorescencia para formación de imágenes moleculares de tejido/célula/específicas moleculares de heridas in vivo.

La FIG. 27 muestra un ejemplo del uso de una realización del dispositivo de formación de imágenes para supervisar bacterias, por ejemplo, para supervisar una respuesta de tratamiento. Recuadro a) Imagen de microscopía de fluorescencia de una tinción de bacterias vivas/muertas vendida por Invitrogen Corp. (es decir, producto de BacLight). Recuadro b) Imagen de microscopía de fluorescencia de una tinción de marcado de bacterias con tinción de Gram vendida por Invitrogen Corp. Usando el dispositivo de formación de imágenes recuadro (c) con dichos productos, las bacterias vivas (verde) y muertas (roja) recuadro (e) pueden distinguirse en tiempo real ex vivo (p. ej., en el frotis o la biopsia de tejido) seguido de un hisopado bacteriano de una herida, u otra superficie corporal, por ejemplo, en el hisopado de la mejilla bucal oral, como en el recuadro d). Esta tinción bacteriana de Gram en tiempo real o la evaluación basada en imágenes vivas/muertas puede ser útil para resultados de bacteriología en tiempo real o relativamente rápidos que pueden usarse para tratamientos de refinado, tales como antibióticos u otros tratamientos desinfectantes, o para supervisar la respuesta al tratamiento.

La FIG. 28 muestra un ejemplo del uso del dispositivo usado para formación de imágenes de una infección en la uña del pie. Recuadro a) Luz blanca y recuadro b) autofluorescencia correspondiente del dedo del pie derecho de un sujeto que demuestra el contraste mejorado de la infección que proporciona la formación de imágenes de fluorescencia en comparación con la visualización de luz blanca (excitación a 405 nm, emisión de 500-550 nm (verde), emisión >600 nm (rojo)).

Ejemplos

La FIG. 29 muestra un ejemplo del dispositivo que se está usando para la detección autofluorescente no invasiva de colágeno y varía las especies bacterianas en la superficie de la piel de una muestra de carne de cerdo. A diferencia de la formación de imágenes de luz blanca, la formación de imágenes de autofluorescencia fue capaz de detectar la presencia de varias especies bacterianas 24 h después de que se aplicaron por vía tópica en pequeñas incisiones realizadas en la piel (es decir, streptococcus pyogenes, serratia marcescens, staphylococcus aureus, staphylococcus epidermidis, escherichia coli, y pseudomonas aeruginosa). La inserción a) muestra imágenes de luz blanca de la carne de cerdo usada para el ensayo. Se aplicaron varias especies bacterianas a pequeñas incisiones realizadas en la piel en el Día 0, y se marcaron de la siguiente manera: 1) streptococcus pyogenes, 2) serratia marcescens, 3) staphylococcus aureus, 4) staphylococcus epidermidis, 5) escherichia coli, y 6) pseudomonas aeruginosa. El dispositivo de formación de imágenes se usó para detectar colágeno y autofluorescencia bacteriana con el tiempo. La fluorescencia del tejido conectivo fue intensa y también se detectó fácilmente. Algunas especies bacterianas (p. ej., pseudomonas aeruginosa) producen una autofluorescencia verde significativa (450-505 nm) que saturó la cámara del dispositivo. La inserción b) muestra la imagen de autofluorescencia en el Día 0, ampliada en la inserción c).

El dispositivo también fue capaz de detectar la propagación de las bacterias sobre la superficie de la carne con el tiempo. La inserción d) muestra una imagen en el Día 1, y la inserción f) muestra una imagen en el Día 3, ya que la muestra de carne se mantuvo a 37 °C. Se puede observar una fluorescencia roja en algunos de los sitios de la herida (5, 6) en la inserción c). Como se muestra en el recuadro d) y ampliado en el recuadro e), después de 24 h, el dispositivo detecta un aumento drástico en la autofluorescencia bacteriana del sitio de la herida 5) escherichia coli y 6) pseudomonas aeruginosa, con la última produciendo autofluorescencia verde y roja significativa. Los recuadros c) y e) muestran el dispositivo que detecta la fluorescencia usando una banda doble (450-505 nm verde y 590-650 nm) a la izquierda y un filtro de banda única (635 /- 10 nm) a la derecha, de la superficie de la herida. Como se muestra en el recuadro f), en el Día 3, el dispositivo detecta el aumento significativo en la autofluorescencia bacteriana (en verde y rojo) de los otros sitios de la herida, así como la contaminación bacteriana (indicada por la flecha en el recuadro f) en el recipiente de poliestireno extruido en el que se conservó la muestra de carne. El dispositivo también fue capaz de detectar la propagación de las bacterias sobre la superficie de la carne. Esto demuestra la detección en tiempo real de especies bacterianas en heridas simuladas, el crecimiento de estas bacterias con el tiempo y la capacidad del dispositivo para proporcionar una supervisión longitudinal del crecimiento bacteriano en las heridas. El dispositivo puede aportar información crítica sobre la biodistribución de las bacterias en la superficie de la herida que puede ser útil para identificar selectivamente el hisopado bacteriano y las biopsias de tejidos. Observe, en los recuadros d) y f), la intensa señal de fluorescencia verde del colágeno endógeno en el borde de la muestra de carne de cerdo.

Este ejemplo demuestra el uso del dispositivo para la detección en tiempo real de cambios biológicos en el tejido conectivo y el crecimiento bacteriano basándose solo en la autofluorescencia, sugiriendo una capacidad práctica del dispositivo para proporcionar una supervisión longitudinal del crecimiento bacteriano en las heridas.

Haciendo de nuevo referencia a la FIG. 3, las imágenes muestran ejemplos del dispositivo usado para la detección de autofluorescencia de tejidos conectivos (p. ej., colágeno, elastina) y bacterias en la superficie muscular de una muestra de carne de cerdo. El recuadro a) muestra que la imagen de luz blanca de la carne de cerdo usada para los ensayos no muestra signos evidentes de contaminación o descomposición bacteriana/microbiana. Sin embargo, como se observa en el recuadro b), la formación de imágenes de la misma área con el dispositivo bajo excitación con luz azul/violeta revelaron un área fluorescente roja brillante del músculo que indica el potencial de contaminación bacteriana en comparación con el lado adyacente del músculo. En el borde de la piel también se puede observar una autofluorescencia verde extremadamente brillante de colágeno. En el recuadro c), el dispositivo se usó para interrogar además quirúrgicamente fluorescencia roja sospechosa para proporcionar una biopsia dirigida para patología o bacteriología posterior. Obsérvese también la capacidad del dispositivo para detectar por fluorescencia la contaminación (flecha) del instrumento quirúrgico (p. ej., fórceps) durante la cirugía. En el recuadro d), el dispositivo se usó para dirigir la colección de espectroscopia de fluorescencia usando una sonda de fibra óptica de un área que se sospecha que está infectada por bacterias (el recuadro muestra el dispositivo que se está usando para dirigir la sonda de espectroscopia en la misma área del músculo fluorescente rojo en los recuadros b), c). e) muestra un ejemplo del dispositivo que se está usando para detectar la contaminación por varias películas finas de bacterias en la superficie del recipiente de poliestireno extruido en el que se mantuvo la muestra de carne. La autofluorescencia de las bacterias aparece como estrías de fluorescencia verde y roja bajo luz de excitación violeta/azul de las diversas especies bacterianas aplicadas previamente a la carne. Por tanto, el dispositivo es capaz de detectar bacterias en superficies no biológicas donde están ocultas bajo la visualización de luz blanca convencional (como en el recuadro a).

Además de la detección de bacterias en heridas y en la superficie de la piel, el dispositivo también fue capaz de identificar áreas sospechosas de tejido muscular, que pueden interrogarse después por cirugía o biopsia dirigida para verificación patológica, o por otros medios ópticos tales como espectroscopia de fluorescencia usando una sonda de fibra óptica. También, se detectó contaminación por varias bacterias en la superficie del recipiente de poliestireno extruido en el que se mantuvo la muestra de carne. La autofluorescencia de las bacterias aparece como estrías de fluorescencia verde y roja bajo luz de excitación violeta/azul de las diversas especies bacterianas aplicadas previamente a la carne.

Con el fin de determinar las características de autofluorescencia de las bacterias que crecen en cultivo y en las heridas simuladas de la piel, se usó formación de imágenes de fluorescencia hiperespectral/multiespectral para medir cuantitativamente los espectros de intensidad de fluorescencia de las bacterias bajo excitación con luz azul/violeta. Ahora se hace referencia a la FIG. 30. En la FIG. 30, el dispositivo se usó para detectar la fluorescencia de bacterias que crecen en placas de agar y en la superficie de una herida simulada en carne de cerdo, como se ha expuesto anteriormente en relación con las FIGS. 12 y 29. La autofluorescencia bacteriana se detectó en los intervalos de longitud de onda verde y roja usando el dispositivo en el cultivo recuadro (a) y en muestras de carne recuadro (d). Se usó formación de imágenes hiperespectrales/multiespectrales para representar imágenes de las bacterias (E. Coli) en el cultivo recuadro (b) y para medir los espectros cuantitativos de intensidad de fluorescencia de las bacterias (línea roja - porfirinas, verde - citoplasma, azul - fondo de agar) recuadro (c). La flecha roja muestra el pico de 635 nm de fluorescencia de porfirina detectado en las bacterias. La formación de imágenes hiperespectrales/multiespectrales también confirmó la fuerte fluorescencia verde (*, cuadrado derecho en el recuadro d) de P. aeuginosa (con poca fluorescencia de porfirina, línea amarilla en el recuadro f) en comparación con E. coli (cuadrado izquierdo en el recuadro d) donde se detectó una fluorescencia significativa roja de porfirina. Los recuadros e) y g) muestran las imágenes hiperespectrales/multiespectrales codificadas por colores correspondientes a P. aeruginosa y E. coli, respectivamente, de la superficie de la carne después de 2 días de crecimiento (incubada a 37 °C); y los recuadros f) y h) muestran la correspondiente espectroscopia de fluorescencia codificada por colores. En el recuadro i), también se midieron matrices de excitación-emisión (MEE) para las diversas especies bacterianas en solución, demostrando la capacidad de seleccionar los anchos de banda óptimos de longitud de onda de excitación y emisión para su uso con filtros ópticos en el dispositivo de formación de imágenes. La MEE para E. coli muestra una fuerte fluorescencia verde así como una fluorescencia roja significativa de las porfirinas bacterianas endógenas (flecha).

Este ejemplo muestra que las bacterias emiten autofluorescencia verde y roja, con algunas especies (p. ej., pseudomonas aeruginosa) produciendo más de las primeras. Escherichia coli produjo una autofluorescencia roja significativa a partir de porfirinas endógenas. Dichas diferencias espectrales intrínsecas entre especies bacterianas son significativas puesto que pueden proporcionar un medio de diferenciación entre diferentes especies bacterianas usando únicamente autofluorescencia. También se midieron matrices de excitación-emisión (MEE) para cada una de las especies bacterianas usadas en estos estudios piloto, que confirmaron que bajo la excitación con luz azul/violeta, todas las especies producían una fluorescencia verde y/o roja significativa, la última siendo producida por porfirinas. La información espectral derivada de matrices de excitación-emisión puede ayudar a optimizar la selección de anchos de banda de longitud de onda de excitación y emisión para su uso con filtros ópticos en el dispositivo de formación de imágenes a fin de permitir la diferenciación de especies entre bacterianas ex vivo e in vivo. De esta forma, el dispositivo puede usarse para detectar cambios sutiles en la presencia y cantidad de tejidos conectivos endógenos (p. ej., colágenos y elastinas), así como bacterias y/u otros microorganismos, tales como levaduras, hongos y moho en las heridas y tejidos normales circundantes, en función de los distintivos de autofluorescencia únicas de estos componentes biológicos.

El dispositivo puede usarse como un dispositivo de formación de imágenes y/o supervisión en laboratorios de microbiología clínica. Por ejemplo, el dispositivo puede usarse para representar imágenes cuantitativas de colonias bacterianas y cuantificar el crecimiento de colonias en ensayos microbiológicos comunes. La formación de imágenes de fluorescencia de las colonias bacterianas se puede usar para determinar la cinética del crecimiento.

Formación de imágenes de sangre en heridas

La angiogénesis, el crecimiento de nuevos vasos sanguíneos, es un importante proceso natural requerido para cicatrizar heridas y para restaurar el flujo sanguíneo a los tejidos después de una lesión o traumatismo. Las terapias de angiogénesis, que están diseñadas para "activar" el crecimiento de nuevos capilares, están revolucionando la medicina al proporcionar un enfoque unificado para el tratamiento de afecciones discapacitantes y potencialmente mortales. La angiogénesis es un proceso fisiológico requerido para la cicatrización de heridas. Inmediatamente después de la lesión, la angiogénesis se inicia por múltiples señales moleculares, incluyendo factores hemostáticos, inflamación, factores de crecimiento de citoquinas e interacciones célula-matriz. Los nuevos capilares proliferan a través de una cascada de eventos biológicos para formar tejido de granulación en el lecho de la herida. Este proceso puede mantenerse hasta las fases terminales de la curación, cuando la angiogénesis se detiene por la disminución de los niveles de factores de crecimiento, resolución de inflamación, matriz tisular estabilizada, e inhibidores endógenos de la angiogénesis. Los defectos en la vía de angiogénesis alteran la granulación y retrasan la curación, y son evidentes en las heridas crónicas. Iluminando la superficie tisular con bandas de longitud de onda estrechas seleccionadas (p. ej., componentes azul, verde y rojo) de luz o detectando la reflectancia de luz blanca en varios anchos de banda estrechos del espectro visible (p. ej., longitudes de onda seleccionadas de absorción pico del espectro de absorción de sangre de luz blanca), el dispositivo también puede usarse para representar imágenes de la presencia de redes de sangre y microvasculares en la herida y alrededor de la misma, incluyendo tejido normal circundante, revelando de este modo también áreas de eritema e inflamación.

Ahora se hace referencia a la FIG. 31. El dispositivo puede usar filtros ópticos individuales (p. ej., 405 nm, 546 nm, 600 nm, /- 25 nm cada uno) con el fin de demostrar la posibilidad de representar imágenes de sangre y microvasculatura en heridas. Las imágenes de luz blanca de una herida pueden recopilarse con el dispositivo y después con el dispositivo, equipado con un filtro de paso de banda triple (p. ej., 405 nm, 546 nm, 600 nm, /- 25 nm cada uno), colocado delante del detector de formación de imágenes puede representar las imágenes de los anchos de banda estrechos separados de los componentes de luz reflejada azul (A), verde (V) y rojo (R) de la herida. Estas bandas de longitud de onda pueden seleccionarse en función de las longitudes de onda de absorción pico de la sangre, que contienen tanto hemoglobina oxigenada como desoxigenada, en el intervalo de longitud de onda de luz visible. Las imágenes resultantes pueden producir la absorción relativa, y de este modo la reflectancia, de luz visible por sangre en el campo de visión. La imagen de "absorción de sangre" resultante produce una imagen de alto contraste de la presencia de redes de sangre y/o microvasculares en la herida y tejidos normales circundantes. El médico puede seleccionar el conjunto apropiado de filtros ópticos para su uso con el dispositivo para obtener imágenes de la sangre y/o la distribución microvascular en la herida y combinar esta información con una o ambas de las imágenes de autofluorescencia e imágenes con agentes de contraste exógenos. Esto puede proporcionar un conjunto de información exhaustiva de la herida y los tejidos normales circundantes en los niveles morfológico, topográfico, anatómico, fisiológico, biológico y molecular, que actualmente puede no ser posible dentro de la práctica convencional del cuidado de heridas.

La FIG. 31 muestra ejemplos del dispositivo usado para representar imágenes de sangre y microvasculatura en heridas. El dispositivo se usó para representar imágenes de un trozo de papel de filtro teñido con sangre recuadro (a) y la oreja de un ratón durante la cirugía recuadro (b). Se recogieron imágenes de luz blanca de cada espécimen usando el dispositivo de formación de imágenes, en modo no fluorescente, y después el dispositivo se equipó con un filtro de paso de banda triple colocado delante del detector de formación de imágenes (405 nm, 546 nm, 600 nm, / -25 nm cada uno) para representar imágenes de los anchos de banda estrechos separados de los componentes de luz reflejada azul (A), verde (V) y rojo (R) de los especímenes. Estas bandas de longitud de onda se seleccionaron en función de las longitudes de onda de absorción pico de la sangre en el intervalo de longitud de onda de la luz visible (recuadro en a) muestra el perfil espectral de absorción de hemoglobina oxigenada y desoxigenada en sangre, Esto muestra que usando un filtro de transmisión multibanda simple, es posible combinar las tres imágenes A, V, R en una sola imagen de "equivalente de luz blanca" que mide la absorción relativa de luz por la sangre en el campo de visión. La imagen de "absorción de sangre" resultante produce una imagen de alto contraste de la presencia de sangre que contiene hemoglobina oxigenada y desoxigenada. El dispositivo puede usarse con filtros de ancho de banda más estrechos para obtener imágenes de mayor contraste de absorción de sangre en heridas, por ejemplo.

La regulación de la angiogénesis con el tiempo durante la reparación de heridas in vivo ha sido en gran medida inexplorada, debido a las dificultades en la observación de eventos en los vasos sanguíneos. Aunque las pruebas iniciales del dispositivo de formación de imágenes fueron exploratorias, la simple modificación del dispositivo de prototipo existente puede permitir representar imágenes longitudinales de cambios dinámicos en el suministro de sangre y las redes microvasculares durante el proceso de cicatrización de heridas in vivo.

En general, el dispositivo puede usarse para representar imágenes y/o supervisar dianas tales como una diana cutánea, una diana oral, una diana de oído, nariz, garganta, una diana ocular, una diana genital, una diana anal, y cualquier otra diana adecuada en un sujeto.

Uso en atención clínica

Aunque la práctica actual de gestión de heridas tiene como objetivo disminuir la morbilidad y la mortalidad de las heridas en los pacientes, una limitación es la disponibilidad de recursos sanitarios. Actualmente se está explorando el potencial de incorporar la tecnología de telemedicina en las necesidades del cuidado de heridas. El cuidado de heridas es una representación del cuidado de afecciones crónicas y debilitantes que requieren atención especializada a largo plazo. El principal efecto de la mejora de las condiciones de vida y los avances en la atención sanitaria a nivel mundial ha hecho que la gente viva más tiempo. Por lo tanto, el porcentaje de personas de edad avanzada en el mundo y aquellas con afecciones médicas crónicas que requieren atención médica está aumentando. Con la escalada de los costes de la atención sanitaria y el empuje del sector hacia la atención ambulatoria, esto es una parte de la crisis sanitaria que exige atención inmediata.

El presente dispositivo puede proporcionar información biológicamente relevante sobre las heridas y puede explotar la infraestructura emergente de telemedicina (p. ej., salud electrónica) para proporcionar una solución para la tecnología móvil de cuidado de heridas y puede tener un gran impacto en el tratamiento de la atención médica de heridas. El cuidado de heridas representa un gran porcentaje de las visitas domiciliarias realizadas por enfermeros y auxiliares sanitarios. A pesar de las mejores prácticas, algunas heridas no se curan como se esperaba y requieren los servicios de un especialista clínico. El dispositivo descrito en este caso puede permitir el acceso a recursos clínicos especializados para ayudar a tratar las heridas desde la comodidad del hogar del paciente o el centro de atención crónica, lo que disminuye el tiempo de desplazamiento de los clientes, aumenta la disponibilidad de los especialistas en heridas clínicas y puede reducir los costes del sistema sanitario.

Se han discutido diferentes usos del dispositivo de formación de imágenes para la evaluación de heridas, supervisión y gestión de cuidados. El dispositivo puede usarse para detectar y supervisar los cambios en los tejidos conectivos (p. ej., colágeno, elastina) y el suministro sanguíneo/vascular durante el proceso de cicatrización de la herida, supervisar la necrosis tisular y el exudado en las heridas en función de la fluorescencia, detectar y diagnosticar las infecciones de las heridas, incluyendo potencialmente categorías críticas "clínicamente significativas" de la presencia de bacterias o microorganismos (p. ej., para detectar la contaminación, colonización, colonización crítica e infección) en la superficie y en la profundidad de las heridas, proporcionar información topográfica de la herida e identificar los márgenes de la herida y los tejidos normales circundantes. Los datos de las imágenes de fluorescencia y reflectancia de los tejidos pueden "mapearse" en las imágenes de luz blanca de la herida, lo que permite de este modo la visualización en la herida y los tejidos normales circundantes de la información esencial bioquímica y fotobiológica de la herida (p. ej., fluorescencia), que no ha sido posible hasta la fecha. La formación de imágenes en tiempo real de las heridas puede realizarse con el tiempo para supervisar los cambios en la cicatrización de la herida, y para supervisar potencialmente la eficacia de los tratamientos proporcionando información útil sobre los cambios biológicos subyacentes que se están produciendo a nivel tisular/celular (p. ej., remodelado de la matriz, inflamación, infección y necrosis). Esto puede proporcionar información cuantitativa y objetiva sobre la herida para la detección, diagnóstico y seguimiento del tratamiento en los pacientes. En particular, el dispositivo puede usarse para supervisar y/o realizar un seguimiento de la eficacia de la terapia a nivel biológico (p. ej., a nivel bacteriano), que puede proporcionar más información que la supervisión de la apariencia macroscópica/morfológica mediante el uso de luz blanca.

El dispositivo puede proporcionar un direccionamiento de biopsia guiada por imágenes no invasiva en tiempo real, guía de procedimientos clínicos, caracterización de tejidos y puede permitir el tratamiento guiado por imágenes usando modalidades convencionales y emergentes (p. ej., TFD). De manera adicional, el uso del dispositivo de formación de imágenes puede usarse para correlacionar la información crítica biológica y molecular de la herida obtenida por fluorescencia (p. ej., autofluorescencia del tejido endógeno y/o administración de agentes de contraste de fluorescencia dirigidos a biomarcadores moleculares exógenos) con las guías de evaluación y tratamiento clínico actual y emergente del cuidado de la herida, tales como las directrices NERDS y STONES propuestas por Sibbald et al. (Sibbald et al. Increased Bacterial Burden and Infection: The Story of NERDS and STONe S. ADV Sk IN WOUND CARE 2006;19:447-61). Los datos de formación de imágenes de fluorescencia obtenidos con el dispositivo pueden usarse para caracterizar, espacial y espectralmente, el equilibrio bacteriano y la carga en los niveles superficiales y profundos de las heridas. El dispositivo puede proporcionar un direccionamiento de biopsia guiada por imágenes no invasiva en tiempo real, guía de procedimientos clínicos, caracterización de tejidos y puede permitir el tratamiento guiado por imágenes usando modalidades convencionales y emergentes de tratamiento (p. ej., terapia fotodinámica, TFD). El dispositivo puede usarse en el entorno clínico e integrarse en los regímenes clínicos convencionales para el cuidado de heridas, y puede tener un papel distinto en áreas de enfermedades infecciosas. Cabe señalar asimismo que este dispositivo puede usarse también para análisis en tiempo real, supervisión y atención de heridas crónicas y agudas en animales y mascotas, a través de la atención veterinaria convencional.

Este dispositivo puede permitir la evaluación de la cicatrización de heridas en tiempo real para una gran base de cohorte de pacientes. En particular, las personas de edad avanzada, diabéticos, inmunodeprimidos e individuos inmovilizados tienen una mayor incidencia de heridas crónicas y otras afecciones dérmicas que son resultado de la mala circulación e inmovilidad, p. ej., úlceras por presión, tales úlceras por decúbito, úlceras por estasis venosa y úlceras diabéticas. Estas afecciones crónicas aumentan en gran medida el coste de los cuidados y reducen la calidad de vida del paciente. Dado que estos grupos son cada vez más numerosos, la necesidad de productos avanzados para el cuidado de las heridas aumentará. Este dispositivo puede repercutir en el cuidado de los pacientes al permitir un medio rentable de supervisión de las heridas crónicas y agudas en diversos entornos, incluyendo hospitales, clínicas ambulatorias, centros de atención crónica, atención médica en el hogar, salas de urgencias y otras áreas críticas de los centros sanitarios. Además, este dispositivo de formación de imágenes "de mano" y portátil puede ser fácilmente transportado y usado por el personal de enfermería y ambulancia. La identificación temprana de la formación de cicatrices, que está relacionada con la producción de tejido conectivo y el remodelado de la herida, y las infecciones bacterianas pueden detectarse y tratarse adecuadamente, algo que actualmente es difícil. De manera adicional, los recientes desarrollos en productos avanzados para el cuidado de heridas, incluyen múltiples tipos de apósitos (p. ej., película, hidrocoloide, espuma, antimicrobianos, alginato, no adherentes, impregnados), hidrogeles, limpiadores de heridas y agentes de desbridamiento, productos modificados por ingeniería de tejidos (p. ej., reemplazos cutáneos, sustitutos y productos modificados por ingeniería de tejidos, tales como tejidos biológicos sintéticos basados en polímeros y factores de crecimiento, limpiadores de heridas, productos farmacológicos y las terapias físicas también pueden beneficiarse del dispositivo desarrollado en este caso, ya que puede permitir la supervisión longitudinal por imágenes de la eficacia de dichos tratamientos. Las terapias físicas pueden incluir hidroterapia, estimulación eléctrica, dispositivos de estimulación electromagnética, terapia ultravioleta, terapia con oxígeno hiperbárico, dispositivos de ultrasonido, dispositivos de diodo emisor de luz (LED)/láser y formación de imágenes/documentación de heridas. Las terapias adicionales pueden incluir, por ejemplo, antibióticos, desbridamiento de heridas, aplicación de apósitos para heridas y limpieza de heridas.

El análisis del tejido de la herida suele ser necesario para evaluar la curación de las heridas cutáneas. El porcentaje de tejido de granulación, fibrina y necrosis en la herida, y su cambio durante el tratamiento pueden proporcionar información útil que puede guiar el tratamiento de la herida. El análisis de imágenes puede incluir algoritmos de clasificación y reconocimiento de patrones estadísticos avanzados para identificar píxeles individuales en las imágenes de heridas de fluorescencia recogidas con el dispositivo en función de la información óptica de la herida y el tejido normal circundante. Por tanto, el análisis de imágenes puede permitir mapear las imágenes de la herida en varios componentes de la herida, incluyendo el área total de la herida, epitelización, granulación, descamación de capas de tejido muerto, inflamación necrótica, hipergranulación, márgenes de tejido infectado, destruido y circundante. Esto tiene la ventaja añadida de proporcionar una determinación relativamente rápida de los índices de cicatrización de la herida, así como una guía informativa de las decisiones de gestión del paciente.

La FIG. 32 ilustra el flujo de trabajo de gestión proyectado para el dispositivo de formación de imágenes en un entorno clínico de cuidado de heridas. El dispositivo puede integrarse fácilmente en la evaluación rutinaria de las heridas, diagnóstico, tratamiento y supervisión longitudinal de la respuesta, y puede proporcionar información crítica biológica y molecular de la herida en tiempo real para la toma rápida de decisiones durante las intervenciones adaptativas.

Este dispositivo puede integrarse fácilmente en las infraestructuras informáticas sanitarias existentes (p. ej., ordenadores de sobremesa y de bolsillo utilizados por un número cada vez mayor de médicos u otros profesionales sanitarios) para la catalogación longitudinal de imágenes para la gestión de las heridas de los pacientes en el entorno clínico convencional. La capacidad de recepción y transmisión inalámbrica de datos del dispositivo puede permitir la supervisión del cuidado y la cicatrización de las heridas a distancia a través de la infraestructura de telemedicina inalámbrica existente y futura. El dispositivo puede usarse para transferir datos médicos esenciales (p. ej., estado de salud de la herida) a través de Internet o de servicios inalámbricos, tales como servicios de teléfono celular, PDA o teléfono inteligente, a sitios remotos que pueden permitir intervenciones médicas remotas, con una utilidad adicional en aplicaciones médicas militares para la gestión de heridas en el campo de batalla. El dispositivo puede permitir la obtención de imágenes de la superficie de las heridas en tiempo real y puede ser fácilmente transportado por el personal de los puntos de atención en los entornos clínicos. El uso de dispositivos de formación de imágenes digitales altamente sensibles y rentables, tales como cámaras digitales, teléfonos celulares, PDAs, ordenadores portátiles, tabletas, cámaras web y teléfonos inteligentes, etc., como componente de captura o grabación de imágenes, el dispositivo puede ofrecer documentación basada en imágenes de la cicatrización de la herida y el seguimiento de la eficacia del tratamiento. También, esta tecnología puede adaptarse para que funcione también en modo "inalámbrico" y permita realizar intervenciones médicas a distancia al adaptarla potencialmente para su uso con cámaras digitales de alta resolución integradas en teléfonos celulares disponibles en el mercado.

Mediante el uso de la telemedicina basada en la web y la infraestructura de supervisión médica remota, el dispositivo de formación de imágenes puede integrarse en un concepto de "almacenamiento y envío" de los sistemas de evaluación de heridas, Además de proporcionar imágenes digitales, dicho sistema puede presentar un conjunto completo de datos clínicos que cumplan las recomendaciones de las directrices de la práctica clínica. El dispositivo actualmente divulgado puede integrarse en un sistema informático de evaluación de heridas (p. ej., con software de análisis de imágenes) que se usará en un centro de atención sanitaria para mejorar las bases de datos clínicas existentes y apoyar la aplicación de directrices de prácticas basadas en la evidencia. Una infraestructura de telemedicina integrada de este tipo puede usarse para supervisar a los pacientes en su domicilio o en centros de atención a largo plazo, que pueden beneficiarse de un seguimiento rutinario por parte de médicos cualificados, pero que actualmente no tienen acceso a esta atención. Este dispositivo puede seguir desarrollándose hasta convertirse en un sistema de mano de diagnóstico de punto de atención portátil, que puede representar un gran avance en la detección, supervisión, tratamiento y prevención de la propagación de enfermedades infecciosas en países desarrollados y en desarrollo. Este conocimiento puede mejorar significativamente las herramientas de diagnóstico disponibles para los profesionales que tratan las heridas crónicas en entornos donde los cultivos cuantitativos son inaccesibles.

El dispositivo puede permitir la obtención de imágenes digitales con capacidades de zoom óptico y digital (p. ej., las incorporadas en dispositivos de formación de imágenes digitales comúnmente disponibles). La calidad de imagen fija o de vídeo puede estar en un formato de "alta definición" para lograr imágenes de alta resolución espacial de la superficie del tejido. Las imágenes pueden grabarse como imágenes fijas/congeladas y/o en formato de vídeo/película e imprimirse usando protocolos de impresión de imágenes convencionales que requieren (p. ej., conectarse a través de USB) o no (p. ej., PictBridge) requieren un ordenador personal. Los datos de imágenes/vídeo pueden transferirse a un ordenador personal para el almacenamiento de archivos de datos y/o la visualización y/o el análisis/manipulación de imágenes. El dispositivo también puede transferir datos a una impresora o a un ordenador personal usando capacidades alámbricas o inalámbricas (p. ej., Bluetooth). La visualización puede realizarse en la pantalla del dispositivo de mano y/o además de la visualización simultánea en una pantalla/monitor de vídeo (p. ej., visualizadores en forma de visor y gafas) usando cables de vídeo de salida convencional. Este dispositivo puede mostrar, en combinación o por separado, información sobre la longitud de onda óptica y la intensidad de fluorescencia/reflectancia con dimensiones espaciales de la escena representada por imágenes para permitir mediciones cuantitativas de distancias (p. ej., supervisar cambios en la morfología/topografía del tejido) con el tiempo. El dispositivo también puede permitir el almacenamiento de imágenes digitales/vídeo/catalogación de imágenes y datos médicos relacionados del paciente, por ejemplo, usando software dedicado con capacidades de análisis de formación de imágenes y/o algoritmos de diagnóstico.

Análisis de imágenes

El análisis de imágenes se puede usar junto con el dispositivo para medir cuantitativamente las intensidades de fluorescencia y los cambios relativos en múltiples espectros de fluorescencia (p. ej., formación de imágenes multiplexadas) de las sondas de direccionamiento molecular ópticas exógenas en la herida y los tejidos normales circundantes. Las biodistribuciones de las sondas fluorescentes pueden determinarse en función de las imágenes de fluorescencia recogidas y pueden supervisarse con el tiempo entre sesiones de formación de imágenes de heridas clínicas individuales para comprobar los cambios. Al determinar cuantitativamente la presencia y los cambios relativos en abundancia, usando el dispositivo, de todas y cada una de las sondas fluorescentes espectralmente únicas, el operador clínico puede determinar en tiempo real o casi en tiempo real el estado de salud y/o de curación y la respuesta al tratamiento con el tiempo de una herida dada, por ejemplo, usando una tabla de consulta en la que se muestran señales tisulares, celulares y moleculares específicas en correlación con el estado de salud, cicatrización y respuesta de una herida, un ejemplo de ello se muestra en la FIG. 33. Esto puede permitir al médico determinar si una herida se está curando basándose en información biológica y molecular, lo que no sería posible de otro modo con las tecnologías existentes. Asimismo, la presencia y la abundancia de bacterias/microorganismos y su respuesta al tratamiento pueden ofrecer un medio para adaptar la terapia en tiempo real en lugar de incurrir en retrasos en la evaluación de la respuesta con las pruebas bacteriológicas convencionales de los cultivos de heridas.

Las técnicas de análisis de imágenes pueden usarse para calibrar las imágenes iniciales o primeras de la herida usando un estándar fluorescente portátil colocado dentro del campo de visión durante la obtención de imágenes con el dispositivo. El análisis de imágenes también puede permitir la visualización de falsos o pseudocolores en un monitor para diferenciar los distintos componentes biológicos (p. ej., tejido, celulares y moleculares) de la herida y los tejidos normales circundantes incluyendo los biomarcadores identificados por autofluorescencia y los identificados por el uso de agentes de contraste de fluorescencia/absorción dirigidos o no dirigidos exógenos,

Los ejemplos de dichos biomarcadores se enumeran en la FIG. 34 y se ilustran en la FIG. 35. En la FIG. 35, el diagrama muestra los mecanismos de cicatrización de heridas en personas sanas frente a personas con heridas diabéticas. En los individuos sanos (izquierda), el proceso de cicatrización de la herida aguda se guía y se mantiene mediante la integración de múltiples señales moleculares (p. ej., en forma de citoquinas y quimiocinas) liberadas por los queratinocitos, fibroblastos, células endoteliales, macrófagos y plaquetas. Durante la hipoxia inducida por la herida, el factor de crecimiento endotelial vascular (VEGF) liberado por macrófagos, fibroblastos y células epiteliales induce la fosforilación y activación de la eNOS en la médula ósea, lo que da lugar a un aumento de los niveles de NO, lo que desencadena la movilización de las EPC de la médula ósea a la circulación. Por ejemplo, la quimiocina SDF-1a promueve el retorno de estas EPC al sitio de la lesión, donde participan en la neovasculogénesis. En un modelo murino de diabetes (derecha), la fosforilación de la eNOS en la médula ósea está alterada, lo que limita directamente la movilización de EPC de la médula ósea a la circulación. La expresión de SDF-1a está disminuida en las células epiteliales y los miofibroblastos de la herida diabética, lo que impide que las EPC retornen a las heridas y, por tanto, limita la cicatrización de la herida. Se ha demostrado que el establecimiento de la hiperoxia en el tejido de la herida (p. ej., mediante terapia con TOH) activaba muchas isoformas de NOS, aumentó los niveles de NO y aumentó la movilización de e Pc a la circulación. Sin embargo, se requirió la administración local de SDF-1 a para desencadenar el retorno de estas células al sitio de la herida. Estos resultados sugieren que la terapia con TOH combinada con la administración de SDF-1 a puede ser una opción terapéutica potencial para acelerar la cicatrización de las heridas diabéticas sola o en combinación con los protocolos clínicos existentes,

Los mapas de color preasignados pueden usarse para mostrar simultáneamente los componentes biológicos de la herida y los tejidos normales circundantes, incluyendo tejidos conectivos, sangre, microvascularidad, bacterias, microorganismos, etc., así como fármacos/agentes farmacológicos marcados con fluorescencia. Esto puede permitir la visualización en tiempo real o en casi tiempo real (p. ej., menos de 1 minuto) del estado de salud, curación y de infección del área de la herida.

Los algoritmos de análisis de imágenes pueden proporcionar una o más de las siguientes características:

Gestión de imágenes digitales del paciente

• Integración de varios dispositivos de adquisición de imágenes

• Registro de todos los parámetros de formación de imágenes incluyendo todos los agentes de contraste de fluorescencia exógena

• Ajustes de escala múltiple y calibraciones

• Algoritmos incorporados de desmezcla y cálculo de imagen espectral para la determinación cuantitativa de señales de autofluorescencia tisular/bacteriana y fluorescencia de agente exógeno

• Prácticas herramientas de anotación

• Archivo digital

• Publicación web

Procesamiento y análisis de imágenes básico

• Paquete completo de procesamiento de imágenes y funciones de análisis cuantitativo. Los algoritmos de pegado de imágenes permitirán pegar una serie de imágenes panorámicas o parcialmente superpuestas de una herida en una sola imagen, ya sea en modo automatizado o manual.

• Herramientas de medición fáciles de usar

• Configuración intuitiva de los parámetros de procesamiento

• Cómodo editor manual

Generación de informes

• Potente generador de informes de imágenes con plantillas profesionales que pueden integrarse en las infraestructuras de informes clínicos existentes o en las infraestructuras de datos médicos de pacientes de telemedicina/salud electrónica. Los informes se pueden exportar a PDF, Word, Excel, por ejemplo.

Gran biblioteca de soluciones automatizadas

• Soluciones automatizadas personalizadas para diversas áreas de evaluación de heridas incluyendo el análisis cuantitativo de imágenes.

Aunque se ha descrito el algoritmo de análisis de imágenes, técnicas o software, esta descripción se extiende también a un dispositivo informático, un sistema y un método para llevar a cabo este análisis de imágenes.

Guía de imágenes

El dispositivo también puede ser útil para proporcionar una guía de imágenes fluorescentes, por ejemplo, en procedimientos quirúrgicos, incluso sin el uso de tintes o marcadores. Ciertos tejidos y/u órganos pueden tener espectros fluorescentes diferentes (p. ej., fluorescencia endógena) cuando se visualizan usando el dispositivo de formación de imágenes, o por ejemplo bajo ciertas condiciones de luz de excitación.

La FIG. 36 demuestra la utilidad del dispositivo para la cirugía asistida por formación de imágenes de fluorescencia. Con la ayuda de la formación de imágenes de fluorescencia mediante el uso del dispositivo, diferentes órganos de un modelo de ratón pueden distinguirse más claramente que bajo luz blanca. Los recuadros b, c y g muestran el modelo de ratón bajo luz blanca. Los recuadros a, d-f y h-j muestran el modelo de ratón según lo representado por imágenes con el dispositivo.

La FIG. 37 muestra un ejemplo del uso del dispositivo para representar imágenes de modelos de animales pequeños. En este caso, la cámara de la ventana del pliegue dorsal de la piel del ratón se representa con imágenes bajo luz blanca (recuadros a, c) y fluorescencia (recuadros b, d). Obsérvese la alta resolución de las imágenes de luz blanca y fluorescencia obtenidas por el dispositivo. Las patas y la cara aparecen con una fluorescencia de color rojo brillante debido a la autofluorescencia endógena del lecho de jaula y de los materiales en polvo de la comida. (excitación a 405 nm; 490-550 nm y > 600 nm de canales de emisión).

Piel modificada por ingeniería genética

Varios productos cutáneos o equivalentes de la piel modificados por ingeniería genética han llegado a estar disponibles en el mercado para el tratamiento de heridas agudas y crónicas, así como heridas por quemaduras. Se han desarrollado y testado en heridas humanas. Los equivalentes cutáneos pueden contener células vivas, tales como fibroblastos o queratinocitos, o ambos, mientras que otros están hechos de materiales acelulares o extractos de células vivas. El efecto clínico de estas construcciones es un 15-20 % mejor que la terapia convencional "de control", pero existe un debate sobre lo que constituye un control adecuado. La piel modificada por ingeniería genética puede funcionar mediante el suministro de células vivas que se conocen como "material inteligente" ya que son capaces de adaptarse a su entorno. Hay pruebas de que algunas de estas construcciones vivas son capaces de liberar factores de crecimiento y citoquinas. Los agentes moleculares fluorescentes exógenos pueden usarse junto con dichos sustitutos de la piel para determinar el grado de injerto así como la respuesta biológica de la herida a la terapia. La curación de los defectos cutáneos de espesor total puede requerir una amplia síntesis y remodelado de los componentes dérmicos y epidérmicos. Los fibroblastos desempeñan un papel importante en este proceso y se están incorporando a la última generación de sustitutos dérmicos artificiales.

El dispositivo de formación de imágenes descrito en este caso puede usarse para determinar el destino de los fibroblastos sembrados en el sustituto cutáneo y puede determinarse la influencia de los fibroblastos sembrados en la migración celular y la degradación del sustituto dérmico tras el trasplante al sitio de la herida. Las heridas pueden tratarse con sustitutos dérmicos sembrados con fibroblastos autólogos o sustitutos acelulares. Los fibroblastos sembrados, marcados con un marcador de células fluorescentes, pueden detectarse después en las heridas con un dispositivo de formación de imágenes por fluorescencia y a continuación evaluarse cuantitativamente usando análisis de imágenes, por ejemplo, como se ha descrito anteriormente.

Agentes terapéuticos basados en polímeros

Hay una serie de productos de polímeros médicos disponibles en el mercado para el cuidado de las heridas. Por ejemplo, Rimon Therapeutics produce Theramers™ (www.rimontherapeutics.com) que son polímeros médicos que tienen actividad biológica por sí mismos, sin el uso de fármacos. Rimon Therapeutics produce los siguientes productos para el cuidado de heridas, que pueden prepararse para ser exclusivamente fluorescentes, cuando son excitados por una luz de excitación de 405 nm: Angiogenic Theramer™, que induce el desarrollo de nuevos vasos sanguíneos (es decir, angiogénesis) en heridas u otros tejidos isquémicos; MI Theramer™, que inhibe la actividad de las metaloproteasas de la matriz (MPMs), un grupo ubicuo de enzimas que están implicadas en muchas afecciones en las que el tejido se debilita o se destruye; AM Theramer™, un termoplástico que destruye las bacterias grampositivas y gramnegativas sin dañar las células de los mamíferos; y ThermaGel™, un polímero que cambia de líquido a gel fuerte de forma reversible en torno a la temperatura corporal. Cada uno de ellos puede hacerse fluorescente mediante la adición de tintes fluorescentes o nanopartículas fluorescentes seleccionadas para ser excitadas, por ejemplo, a una luz de 405 nm con una emisión de fluorescencia de mayor longitud de onda.

Mediante el uso del dispositivo de formación de imágenes, la aplicación de dichos agentes poliméricos fluorescentes puede ser guiada por la formación de imágenes fluorescentes en tiempo real. Esto puede permitir que el agente Theramer se administre/aplique con precisión (p. ej., por vía tópica) al sitio de la herida. Tras la aplicación del agente en la herida, el dispositivo de formación de imágenes fluorescentes puede usarse luego para determinar cuantitativamente los efectos terapéuticos de Theramers en la herida, así como para realizar un seguimiento de la biodistribución de estos en la herida con el tiempo, in vivo y no invasivamente. También puede ser posible añadir una baliza molecular, posiblemente con otra longitud de onda de emisión fluorescente, al MI Theramer™ que puede emitir fluorescencia en presencia de enzimas de la herida (p. ej., MPMs), y esto puede indicar en tiempo real la respuesta de la herida al MI Theramer™. Puede ser posible usar una emisión de fluorescencia para la aplicación de Theramer guiada por imagen en el sitio de la herida y otra emisión de fluorescencia diferente para la supervisión de la respuesta terapéutica, y otras emisiones de fluorescencia para otras mediciones. La eficacia relativa de la inhibición de MPM y de los tratamientos antimicrobianos puede determinarse simultáneamente con el tiempo. Usando análisis de imágenes, puede ser posible la comparación en tiempo real de los cambios en la fluorescencia de estas señales en la herida. Esto añade un aspecto cuantitativo al dispositivo y aumenta su utilidad clínica.

Cabe señalar que pueden añadirse otros agentes de fluorescencia personalizados y bioseguros a los siguientes materiales que se usan actualmente para el cuidado de las heridas. El material fluorescente puede entonces observarse y supervisarse usando el dispositivo.

• Apósitos húmedos para heridas: Proporcionan un entorno húmedo propicio para mejorar las tasas de curación en comparación con los apósitos tradicionales. La principal base de consumidores a la que se dirigen los fabricantes de estos apósitos son las personas mayores de 65 años, que padecen heridas crónicas, tales como úlceras por presión y úlceras por estasis venosa. Las personas que padecen diabetes y, como consecuencia, úlceras desarrolladas forman parte de la población diana.

• Hidrogeles: Aportan humedad a las heridas secas, creando un entorno adecuado para una curación más rápida. Su característica añadida es que pueden usarse en heridas infectadas. También están diseñados para heridas secas o ligeramente exudativas.

• Apósitos hidrocoloides: Los hidrocoloides sellan el lecho de la herida y evitan la pérdida de humedad. Forman un gel al absorber los exudados para proporcionar un ambiente de curación húmedo. Se usan para heridas leves a moderadamente exudativas sin infección.

• Apósitos de alginato: Absorben los exudados de la herida para formar un gel que proporciona un ambiente húmedo para la curación. Se usan principalmente para heridas altamente exudativas.

• Apósitos de espuma: Absorben el drenaje de la herida y mantienen una superficie húmeda de la herida, permitiendo un ambiente propicio para la cicatrización de la herida. Se usan en heridas moderadamente exudativas.

• Apósito de película transparente: No son absorbentes, pero permiten la permeabilidad al vapor de humedad, asegurando así una superficie húmeda de la herida. Tienen por objeto heridas secas o ligeramente exudativas. Los ejemplos incluyen apósitos de película transparente de espuma de alginato.

• Antimicrobianos: Proporcionan una acción antibacteriana para desinfectar la herida. De particular interés es el uso de apósitos nanocristalinos de plata. La biocarga,

particularmente las proteasas y toxinas acumuladas liberadas por las bacterias que dificultan la curación y causan dolor y exudación, se reduce significativamente con la liberación prolongada de plata.

• Apósitos activos para heridas: Comprenden productos de modificados por ingeniería tisular altamente evolucionados, Los biomateriales y los sustitutos de la piel se encuentran en esta categoría; están compuestos en su totalidad por biopolímeros, tales como ácido hialurónico y colágeno, o por biopolímeros combinados con polímeros sintéticos tipo nailon. Estos apósitos promueven activamente la cicatrización de la herida al interactuar directa o indirectamente con los tejidos de la herida. Los sustitutos de la piel son dispositivos de modificados por bioingeniería que imitan la estructura y la función de la piel.

• Ácido hialurónico: Es un componente natural de la matriz extracelular y desempeña un papel importante en la formación de tejido granular, reepitelización y remodelado. Proporciona hidratación a la piel y actúa como absorbente.

Otros productos para el cuidado de las heridas que pueden visualizarse con el dispositivo divulgado incluyen Theramers, geles que contienen plata (p. ej., hidrogeles), piel artificial, células madre ADD, metaloproteinasas anti matriz, y ácido hialurónico. Pueden añadirse agentes fluorescentes a otros productos para permitir la obtención de imágenes mediante el uso del dispositivo. En algunos casos, los productos pueden ser ya luminiscentes y no requerir la adición de agentes fluorescentes.

El dispositivo puede usarse también para controlar los efectos de dichos tratamientos con el tiempo.

Kits para un dispositivo

El dispositivo de formación de imágenes puede estar provisto de un kit, por ejemplo incluyendo el dispositivo y un agente de contraste fluorescente, El agente de contraste puede ser uno o más de los descritos anteriormente. Por ejemplo, el agente de contraste puede servir para marcar un biomarcador en una herida, donde el kit se usa para aplicaciones de supervisión de heridas.

La FIG. 38 muestra un ejemplo de un kit que incluye un dispositivo de formación de imágenes. El recuadro a) muestra el mango y la pantalla de visualización táctil, y el recuadro b) muestra la carcasa externa y las fuentes de luz de excitación. El dispositivo de formación de imágenes puede usarse para escanear la superficie corporal de pacientes humanos y veterinarios para la evaluación de heridas por imágenes, o para aplicaciones de obtención de imágenes no relacionadas con las heridas. El dispositivo y cualquier accesorio (p. ej., fuentes de alimentación eléctrica/con batería), posibles agentes de contraste de fluorescencia exógena, etc.) pueden colocarse de forma conveniente en recipientes de capa endurecida para su transporte dentro de entornos clínicos y no clínicos (incluyendo sitios remotos, atención domiciliaria y entornos de laboratorio de investigación).

El dispositivo de formación de imágenes puede usarse en los modos de luz blanca y fluorescencia para mejorar la administración de estos tratamientos, así como para controlar su eficacia con el tiempo de forma no invasiva y cuantitativa. El dispositivo puede usarse en combinación con otras modalidades de obtención de imágenes, por ejemplo, métodos de formación de imágenes térmicas, entre otros.

Si bien la presente divulgación se ha divulgado en términos de realizaciones ilustrativas con el fin de facilitar una mejor comprensión de la divulgación, debe apreciarse que la divulgación puede realizarse de varias maneras sin apartarse del principio de la divulgación. Por lo tanto, debe entenderse que la divulgación incluye todas las posibles realizaciones que pueden ser incorporadas sin apartarse del principio de la divulgación establecido en las reivindicaciones adjuntas. Asimismo, aunque la presente divulgación se ha tratado en relación con la formación de imágenes, supervisión y análisis de heridas, los expertos en la materia entenderán que las presentes enseñanzas, tal como se han divulgado, funcionan igualmente bien en otras aplicaciones, tales como, por ejemplo, la obtención de imágenes clínicas y de investigación de animales pequeños y grandes (p. ej., veterinaria); detección y control de la contaminación (p ej., contaminación bacteriana) en la preparación de alimentos/productos animales en las industrias cárnica, avícola, láctea, pesquera, agrícola; detección de "contaminación superficial" (p. ej., contaminación bacteriana o biológica) en entornos públicos (p. ej., sanitarios) y privados; formación de imágenes multiespectrales y detección de cánceres en pacientes humanos y/o veterinarios; como herramienta de investigación para la obtención de imágenes multiespectrales y el seguimiento de cánceres en modelos animales experimentales de enfermedades humanas (p. ej., heridas y cánceres); detección forense, por ejemplo, de huellas dactilares latentes y fluidos biológicos en superficies no biológicas; obtención de imágenes y supervisión de placas dentales, caries y cánceres en la cavidad bucal; dispositivo de formación de imágenes y supervisión en laboratorios de microbiología clínica; y pruebas antibacterianas (p. ej., antibióticos), agentes desinfectantes. El uso de un dispositivo de formación de imágenes fluorescentes en dichos entornos se divulga en la patente de EE. UU. N.° 9.042.967 B2 de DaCosta et al., titulada "Device and Method for Wound Imaging and Monitoring", y emitida el 26 de mayo de 2015, que se incorpora por referencia en el presente documento. De manera adicional o de manera alternativa, el dispositivo puede usarse para detectar y obtener imágenes de la presencia de bacterias o microbios y otros patógenos en varias superficies, materiales, instrumentos (p. ej., instrumentos quirúrgicos) en hospitales, centros de atención crónica, residencias de ancianos y otros entornos de atención médica donde la contaminación puede ser la principal fuente de infección. El dispositivo puede usarse junto con la detección, identificación y enumeración convencional de organismos indicadores y estrategias de patógenos.

A los efectos de la presente memoria descriptiva y de las reivindicaciones adjuntas, a menos que se indique otra cosa, todos los números que expresan cantidades, porcentajes o proporciones, y otros valores numéricos usados en la memoria descriptiva y las reivindicaciones, deben entenderse modificados en todos los casos por el término "aproximadamente". Por consiguiente, a menos que se indique lo contrario, los parámetros numéricos expuestos en la descripción y en las reivindicaciones escritas son aproximaciones que pueden variar dependiendo de las propiedades deseadas que se pretenden obtener mediante la presente divulgación. Finalmente, y no como un intento de limitar la aplicación de la doctrina de equivalentes al alcance de las reivindicaciones, cada parámetro numérico debe interpretarse al menos a la luz del número de cifras significativas notificadas y aplicando las técnicas de redondeo habituales.

Se observa que, tal como se usan en la presente memoria descriptiva y en las reivindicaciones adjuntas, las formas en singular "un/uno", "una", y "el/la", incluyen referentes en plural a menos que se limiten expresa e inequívocamente a un solo referente. Por tanto, por ejemplo, la referencia a "un sensor" incluye dos o más sensores diferentes. Como se usa en el presente documento, el término "incluir" y sus variantes gramaticales pretenden ser no limitativos, de tal modo que la enumeración de elementos de una lista no excluye otros elementos similares que puedan sustituir o añadirse a los elementos enumerados.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un sistema para adquirir datos en relación con una herida en un tejido, que comprende:

al menos una fuente de luz (5) configurada para iluminar directamente una superficie diana (10) con un campo homogéneo de luz de excitación, incluyendo la superficie diana (10) al menos una porción de una herida y un área alrededor de la herida;

un sensor óptico (1, 2) configurado para detectar señales sensibles a la iluminación de la porción iluminada de la herida y del área alrededor de la herida;

un sensor térmico configurado para detectar información térmica en relación con la porción iluminada de la herida y del área alrededor de la herida;

un visualizador para mostrar los datos de salida en relación con la porción iluminada de la herida y del área alrededor de la herida generados por el procesador,

caracterizado por el hecho de que el sistema comprende:

un procesador configurado para recibir las señales detectadas, para analizar los datos de las señales detectadas mediante el uso de la intensidad de píxel y para generar datos en relación con la carga bacteriana de la porción iluminada de la herida y del área alrededor de la herida,

un componente de análisis de la herida que comprende un software de análisis y/o manipulación de imágenes, configurado para recibir y manipular los datos recibidos del sensor óptico (1,2) y del sensor térmico y para generar datos de diagnóstico que incluyan una biodistribución de las bacterias en la herida y alrededor de la misma, en donde cada señal detectada por el sensor óptico (1, 2) es indicativa de al menos una de fluorescencia endógena, fluorescencia exógena, absorbancia, y reflectancia en la porción iluminada de la herida y del área alrededor de la herida,

estando el procesador configurado para correlacionar los datos térmicos con los datos de la carga bacteriana.

2. El sistema de la reivindicación 1, en donde los datos de salida comprenden al menos una representación de la porción iluminada de la herida y del área alrededor de la herida; y en donde la al menos una representación comprende al menos una representación fluorescente de bacterias y componentes tisulares presentes en la porción iluminada de la herida y del área alrededor de la herida.

3. El sistema de la reivindicación 2, donde el procesador está configurado para analizar la al menos una representación fluorescente con el fin de reconocer, clasificar, y/o cuantificar varios componentes de la porción iluminada de la herida y del área alrededor de la herida, en función de las señales recibidas o de la representación de salida.

4. El sistema de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde el procesador está configurado además para calcular las intensidades de fluorescencia, y usando las intensidades calculadas:

producir mapas de imagen de las intensidades de fluorescencia en la porción iluminada de la herida y del área alrededor de la herida, mostrados en color; y/o

identificar la presencia y la biodistribución de las bacterias dentro de la porción iluminada de la herida y del área alrededor de la herida.

5. El sistema de una cualquiera de las reivindicaciones 2 o 3, en donde la al menos una representación comprende además una imagen térmica de la porción iluminada de la herida y del área alrededor de la herida, y en donde la al menos una representación comprende además una imagen de luz blanca de la porción iluminada de la herida y del área alrededor de la herida.

6. El sistema de la reivindicación 5, en donde la imagen térmica proporciona datos de temperatura en relación con la porción iluminada de la herida y del área alrededor de la herida, la imagen de luz blanca proporciona datos sobre el tamaño de la herida en relación con la porción iluminada de la herida y del área alrededor de la herida, y las representaciones fluorescentes comprenden al menos una imagen fluorescente, proporcionando la al menos una imagen fluorescente al menos uno de los datos del tamaño de herida, datos de carga bacteriana, y datos de cicatrización de la herida.

7. El sistema de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en donde el procesador está configurado además para identificar al menos uno de un protocolo de limpieza de herida, un protocolo de desbridamiento de herida, un protocolo de muestreo de herida, un protocolo de tratamiento de herida, y otra estrategia de intervención de herida basándose, al menos en parte, en los datos de salida.

8. El sistema de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en donde el procesador está además configurado para:

- identificar una indicación de al menos una de infección de herida, cicatrización de herida, y un fracaso en la cicatrización de herida basándose, al menos en parte, en los datos de salida; opcionalmente en donde el procesador está configurado para correlacionar los datos de fluorescencia indicativos de la infección con los datos de temperatura indicativos de la infección de la herida; opcionalmente además en donde los datos de fluorescencia indicativos de infección incluyen al menos uno de datos de contaminación de la herida, datos de colonización de la herida, datos de colonización crítica de la herida, y datos de infección de la herida; y/o

- corregistrar espacial y temporalmente en una imagen compuesta cada característica única de fluorescencia, absorbancia, y/o reflectancia de luz blanca detectada por el sensor óptico (1, 2) en relación con al menos uno de topografía de la herida, anatomía de la herida, área de la herida, profundidad de la herida, volumen de la herida, márgenes de la herida y tejido necrótico.

9. El sistema de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en donde el componente de análisis de la herida que comprende un software de análisis y/o manipulación de imágenes, configurado para recibir y manipular los datos recibidos del sensor óptico y del sensor térmico, está configurado además para generar datos de diagnóstico que incluyen al menos uno de una tasa de cicatrización de la herida;

uno o más mapas de color que muestran simultáneamente los componentes biológicos de la herida y los tejidos normales circundantes, incluyendo tejidos conectivos, sangre, vascularidad, bacterias y microorganismos; y visualización, sustancialmente en tiempo real, del estado de salud, curación y de infección del área de la herida.

10. Un dispositivo portátil de mano para formar imágenes y recopilar datos en relación con una herida en un tejido, comprendiendo el dispositivo:

una carcasa (20) que comprende una caja protectora configurada para recibir un dispositivo de comunicación móvil; al menos una fuente de luz (5) acoplada a la carcasa (20) y configurada para iluminar directamente al menos una porción de una herida y un área alrededor de la herida con un campo homogéneo de luz;

un dispositivo de comunicación móvil fijado en la caja protectora de la carcasa (20), comprendiendo el dispositivo de comunicación móvil una cámara digital incorporada y que tiene una pantalla táctil dispuesta en un primer lado del dispositivo y un objetivo de la cámara y un flash para la formación de imágenes con luz blanca dispuesto en un segundo lado del dispositivo, opuesto al primer lado, en donde el dispositivo de comunicación móvil es recibido en la carcasa (20) de manera que un sensor de imagen de la cámara digital está situado para detectar señales ópticas sensibles a la iluminación de la porción de la herida y del área alrededor de la herida con el campo homogéneo de luz y con el flash, y en donde, cuando el dispositivo de comunicación móvil está fijado en la caja protectora, al menos una porción de la pantalla táctil es accesible y visible por un usuario;

un sensor térmico configurado para obtener información térmica en relación con la porción iluminada de la herida y del área alrededor de la herida; y

caracterizado por el hecho de que el sistema comprende un procesador configurado para recibir las señales ópticas detectadas, para analizar los datos de las señales detectadas mediante el uso de la intensidad de píxel, y para generar datos en relación con la carga bacteriana de la porción iluminada de la herida y del área alrededor de la herida, en donde cada una de las señales ópticas son indicativas de al menos una de fluorescencia endógena, fluorescencia exógena, reflectancia, y absorbancia en la porción iluminada de la herida y del área alrededor de la herida, y estando el procesador configurado además para correlacionar los datos térmicos con los datos de la carga bacteriana.

11. El dispositivo de la reivindicación 10, en donde el procesador está configurado además para analizar los datos de autofluorescencia, los datos térmicos y los datos de luz blanca para proporcionar una salida en función de la correlación de los datos, siendo la salida relacionada con uno o más de estado de la herida, cicatrización de la herida, infección de la herida, carga bacteriana de la herida u otra información de diagnóstico.

12. El dispositivo de las reivindicaciones 10 u 11, que comprende además al menos un mecanismo de filtrado espectral (7) configurado para filtrar las señales ópticas que emanan de la porción iluminada de la herida y del área alrededor de la herida para permitir que las señales ópticas que tienen una longitud de onda correspondiente a la autofluorescencia bacteriana y a la autofluorescencia del tejido pasen a través del al menos un mecanismo de filtrado espectral (7); y opcionalmente, en donde la salida puede incluir al menos una imagen compuesta de la porción iluminada de la herida y del área alrededor de la herida, en donde la al menos una imagen incluye representaciones en color del tejido conectivo, bacterias y otros componentes de la porción iluminada de la herida y del área alrededor de la herida para proporcionar información sobre la presencia, los tipos, la distribución y las cantidades de bacterias, y la composición del tejido.

13. Un método para obtener datos de diagnóstico en relación con una diana, comprendiendo la diana opcionalmente una herida en un tejido, comprendiendo el método:

iluminar directamente al menos una porción de una diana y un área alrededor de la diana con un campo homogéneo de luz de excitación emitida por al menos una fuente de luz (5) conectada a una carcasa (20) de un dispositivo de mano, incluyendo la carcasa (20) una caja protectora para recibir un dispositivo de comunicación inalámbrica que tiene una cámara digital, emitiendo la al menos una fuente de luz (5) al menos una longitud de onda o banda de longitud de onda que hacen que al menos un biomarcador en la porción iluminada de la diana y el área alrededor de la diana emita fluorescencia;

recopilar datos de autofluorescencia bacteriana en relación con la porción iluminada de la diana y el área alrededor de la diana con un sensor de imagen de la cámara digital del dispositivo de comunicación inalámbrica, estando el dispositivo de comunicación inalámbrica fijado en la carcasa (20);

recopilar datos de imagen térmica en relación con la porción iluminada de la herida y del área alrededor de la herida con un sensor térmico del dispositivo de mano;

analizar los datos de autofluorescencia bacteriana recopilados para determinar la carga bacteriana de la porción iluminada de la diana y el área alrededor de la diana, opcionalmente en donde el análisis de los datos de autofluorescencia bacteriana recopilados incluye el análisis de los datos de la señal detectada mediante el uso de la intensidad de píxel;

correlacionar los datos de autofluorescencia y los datos térmicos para proporcionar una indicación de la infección de la herida;

guiar el hisopado de la porción iluminada de la herida y del área alrededor de la herida en función de la carga bacteriana; y

realizar un seguimiento de los cambios en la carga bacteriana de la diana con el tiempo.

14. El método de la reivindicación 13, que comprende además:

- determinar una estrategia de intervención basada, al menos en parte, en la carga bacteriana de la porción iluminada de la diana y el área alrededor de la diana; opcionalmente comprendiendo además ajustar la estrategia de intervención en función de los cambios de la carga bacteriana de la porción iluminada de la diana y el área alrededor de la diana con el tiempo.

15. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 13 o 14, en donde los datos de autofluorescencia incluyen al menos uno de datos de contaminación de la herida, datos de colonización de la herida, datos de colonización crítica de la herida, datos de infección de la herida, y datos de especies bacterianas; opcionalmente en donde los datos de autofluorescencia bacteriana recopilados incluyen al menos una imagen RGB, y comprendiendo además:

separar la al menos una imagen RGB en canales individuales;

convertir los canales individuales de imagen verde y roja de la al menos una imagen RGB en escala de grises; contar los píxeles cuya intensidad en escala de grises está por encima de un umbral dado; y, opcionalmente aplicar una máscara de color rojo para las bacterias de fluorescencia roja; y eliminar la fluorescencia verde con una máscara de color verde invertida.

16. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 13 a 15, en donde el método comprende además la generación de datos en relación con la carga bacteriana de la superficie diana iluminada (10) a un visualizador (12) del dispositivo de mano.

17. El sistema de una cualquiera de las reivindicaciones 1-9, en donde la al menos una fuente de luz (5) comprende una fuente de luz violeta/azul, o una fuente de luz configurada para emitir luz de excitación que tiene una longitud de onda de aproximadamente 405 nm.

18. El dispositivo de una cualquiera de las reivindicaciones 10-12, en donde la al menos una fuente de luz (5) comprende una fuente de luz violeta/azul, o una fuente de luz configurada para emitir luz de excitación que tiene una longitud de onda de aproximadamente 405 nm.

19. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 13-16, en donde la al menos una fuente de luz (5) comprende una fuente de luz violeta/azul, o una fuente de luz configurada para emitir luz de excitación que tiene una longitud de onda de aproximadamente 405 nm.