JP2011518339A5

JP2011518339A5 -

Info

Publication number: JP2011518339A5
Application number: JP2011506390A
Authority: JP
Filing date: 2009-04-21
Publication date: 2014-04-17
Anticipated expiration: 2029-04-21

Description

本発明は、急性創傷の治癒中の組織の光学特性における変化を測定する方法に関し、より具体的には、連続波、周波数領域、または時間領域の近赤外装置による位相および／または振幅の測定に基づいて創傷組織の吸収係数および散乱係数を計算するための、近赤外周波数における拡散光子密度波（ＤＰＤＷ：Diffuse Photon Density Wave）法の使用に関する。本発明はまた、近赤外吸収および拡散反射分光散乱を使用して行った測定値間の相関をとること、および時間経過による酸化ヘモグロビンの変化をモニタリングすることで、創傷における組織の新血管新生およびコラーゲン濃度を評価することによって、創傷が治癒しているかどうかを判定することに関する。本発明は、表面下組織の光学特性および酸素化に当てはまり、虚血性環境、障害のある治癒状態、および圧迫潰瘍（pressure ulcer）または遍在性潰瘍（ubiquitous ulcer）などの新生の創傷に関する。

慢性創傷の表面下の組織を非侵襲的に特徴づける試みとして、ヒトでの研究がいくつか行われている。２０Ｍｈｚ域の周波数における高周波超音波（ＨＦＵＳ）は、最大２ｃｍの深さまでの皮膚の高解像度（顕微鏡レベル）撮像を可能にする。予備試験によると、ＨＦＵＳを使用して、ヒトの慢性創傷の表面下の構造特徴を撮像することが可能であることがわかり、健常な皮膚との定量的比較が行われた。ＨＦＵＳは、いくつかの種類のヒトの慢性創傷（糖尿病性、静脈性、圧迫性、および遍在性の潰瘍）における皮膚厚を測定するのに使用され、“Wound healing assessment using 20 MHz ultrasound and photography,” Skin Research and Technology, 2003, Vol. 9, pages 116-121に記載されたDysonらによる後の研究では、ヒトの被験者に実験的に生成された小さい急性創傷の幅と深さを計算するためにＨＦＵＳを使用する実例が示されている。しかしながら、形状、サイズが非常に異なり、または急性創傷よりもさらに曖昧な境界を有する慢性創傷に、この方法がどのように適用されるかは明らかではない。

さらに、創傷、火傷および病変部は治癒するのに酸素を必要とすること、および虚血状態は、障害のある治癒環境を意味することが立証されている。したがって、酸化ヘモグロビン、還元ヘモグロビン、および酸素飽和を測定することによって、本発明者らは、創傷治癒が予測可能であることを提案する。臨床創傷医療業務における現在の方法は、病変部の長さと幅を測定することによる表面積の測定に依拠している。これらの方法は、非常に主観的であり、より重要なことは、糖尿病による慢性創傷、静脈潰瘍、圧迫潰瘍、遍在性潰瘍、その他などの、障害のある環境における創傷治癒の確率を評価できないことである。生体組織検査に基づく侵襲的モニタリングによると、治癒の生理学および生化学についての情報が得られるが、侵襲的で実際的ではなく、これに対して創傷液に基づくモニタリングは、創傷液成分と創傷組織とに適当な相関があるかに対する論争があることから問題がある。

光は、好ましくはレーザによって供給され、６５０〜８７０ｎｍなどの、近赤外波長において伝送される。光はまた、６８５ｎｍ、７８０ｎｍ、８３０ｎｍ、および／または９５０ｎｍなどの特定の近赤外波長においても伝送される。レーザによる光出力は、創傷組織内に拡散光子密度波（ＤＰＤＷ）を生成するように変調してもよい。他方で、光は、創傷内の時間経過による血管内方成長および／または虚血の変化を測定し、時間経過とともに創傷から得られる光吸収係数と、障害性創傷および対照創傷に対して組織学的に見た血管内方成長および／または虚血とを相互に関係づけることによって、障害性創傷（例えば、糖尿病性の圧迫潰瘍、静脈潰瘍、遍在性潰瘍および虚血性創傷）と非障害性創傷（正常に治癒している創傷）とを区別するのに使用することができる。態様によっては、本方法には、時間経過による光吸収係数の変化から、創傷内の圧迫潰瘍または静脈潰瘍を検出することを含めてもよい。

要約すると、近赤外分光法を使用して得られた吸収係数は、治癒中に、組織学的に見られた血管内方成長と、血管染色によるそれの両方と相関があり、慢性創傷（例えば、糖尿病性、圧迫潰瘍、血管潰瘍、遍在性潰瘍、および／または虚血性創傷）を対照（非障害性または正常に治癒中の）創傷から区別することができ、創傷内の圧迫潰瘍および／または静脈潰瘍を識別することができた。拡散反射分光法（ＤＲＳ）を用いて得られた散乱関数データは、治癒段階中にコラーゲン濃度の増加と相関があった。創傷の近赤外撮像を使用することによって、臨床医は正常創傷治癒を評価して、組織学的相関物に基づいて最適な創傷治癒径路を開発することができる。高圧酸素および局所成長因子などの活性創傷治癒剤は、障害性創傷の治癒径路を正常創傷のそれにシフトさせることが期待される。上述したデータ収集技法は、創傷の治癒状態に互いに関係づけて、例えば、研究者が治癒過程と治癒過程に干渉する機構を研究することを可能にすることのできる値をモニタリングするのに使用することができる。創傷の治癒状態は、何らかの診断または治療が必要かどうかを決定するのにも使用することができる。

実証された装置の安定性によって、６〜１２か月の期間にまたがる慢性創傷についての測定を行う臨床的環境において、この方法を使用することが可能となる。この結果は、ＮＩＲ法および本発明者が開発した計器は安定であり、かつ創傷治癒に関係する光学特性の変化を検出できることを示唆している。この定量的で非侵襲的な方法は、視覚的な観察と創傷サイズの測定に基づく現在の創傷治癒モニタリングの慣行を補完して、特に糖尿病、圧迫潰瘍（床ずれ）、静脈潰瘍、遍在性潰瘍、虚血、その他による慢性創傷に対する、創傷医療の品質を向上させることができる。さらに、本発明の方法は、そうでなければ創傷の視覚試験時に目に見えない、圧迫潰瘍、静脈潰瘍、その他の識別を可能にする。

慢性創傷（例えば、糖尿病性の圧迫潰瘍、血管潰瘍、遍在性潰瘍、および／または虚血性創傷）は、治癒過程の様々な段階で「止まっている（stuck）」のかもしれないと仮定された。図２７および２８に表わす障害性（非治癒中の）創傷は、治癒の増殖段階終了まで達する前に、「停止（arrest）」して、結果として、正常組織よりも常に大きく、非傷害性（治癒中の）創傷のように減少しない酸化ヘモグロビン濃度が生じた可能性がある。さらに、糖尿病患者における神経疾患および長期の炎症応答が、糖尿病性足部潰瘍の原因における重要な要因であるという証拠がある。糖尿病性神経疾患は、足部への正常な大血管の血流を有する患者においてでも、足部における微小循環不全に関連している。足部の微小血管内部の反復的な虚血および血流再開は、足部潰瘍における炎症のサイクルにつながり、創傷治癒過程をさらに悪化させる可能性があると仮定した。図３３に示す治癒中の創傷と比較した、非治癒中の創傷における週ごとの高度な変動は、この仮説を支持しており、創傷の微小循環および炎症状態の周期的変化の兆候ともなり得る。

当業者であれば、本明細書で開示した近赤外（ＮＩＲ）手法は、光源ファイバ‐検出ファイバ距離に依存する距離において、２ｍｍから数ｃｍの組織の深さの範囲である、皮膚／創傷表面下の組織を検出することを理解するであろう。したがって、組織の光学特性を評価することができるとともに、酸化ヘモグロビンおよび還元へのグロビンの濃度、したがって組織酸素飽和を評価することができる。このことによって、本方法は、血液供給における問題、または患部への酸素供給における問題によって生じる、様々な虚血性環境において使用することが可能となる。すべての場合の障害性治療および表面下循環障害を、開示した手法によって評価することができる。例えば、新生の圧迫潰瘍（床ずれ）または遍在性潰瘍は、ＮＩＲ法によって評価することのできる環境および組織状態を表わす。表面撮像は、圧迫潰瘍または床潰瘍の根底にある問題を、その潰瘍が表面に出る前に明らかにすることができないが、そのような状態に先行して起こる、血液および／または酸素の供給不良は、本明細書に記載するＮＩＲ手法によって非侵襲的に評価することができる。

Claims

創傷組織を光源からの光で照射するステップ、
前記光が前記創傷組織中を伝播するときに、前記光の振幅および／または位相シフトを測定するステップ、
該測定値を使用して光吸収係数および／または換算散乱係数を計算するステップ、
創傷組織内のコラーゲン濃度と、測定パラメータから計算された前記換算散乱係数とを相互に関係づけるステップ、および／または前記測定値を使用して、前記創傷組織内の血管内方成長および／または虚血と、光吸収係数とを相互に関係づけるステップ、
および
時間経過による換算散乱係数の変化から、時間経過によるコラーゲン濃度の変化を定量すること、および／または時間経過による光吸収係数の変化から、時間経過による血管内方成長および／または虚血の変化を定量すること
を含む、創傷の治癒状態に関する情報を収集する方法。
光が近赤外波長において伝送される、請求項１に記載の方法。
光が６５０〜８７０ｎｍの波長を有する、請求項２に記載の方法。
近赤外波長が、６８５ｎｍ、７８０ｎｍ、８３０ｎｍ、および９５０ｎｍのうちの１種を含む、請求項２に記載の方法。
光が、レーザーによって出力され、創傷組織内に拡散光子密度波（ＤＰＤＷ）を生成するように変調される、請求項２に記載の方法。
創傷表面積を計算することによって、創傷のサイズを測定することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
異なる時点における創傷の表面積の間の差分を計算し、該差分を前記創傷の元の表面積によって除することによって、前記創傷の治癒率を測定することをさらに含む、請求項６に記載の方法。
創傷組織におけるコラーゲン濃度と、換算散乱係数とを相互に関係づけるステップは、創傷において時間経過により得られた拡散反射分光散乱関数における増分と、前記創傷の治癒中のコラーゲンの増分とを相互に関係づけることを含む、請求項１に記載の方法。
時間経過による拡散反射分光法（ＤＲＳ）測定値を採取することによって、時間経過による創傷内のコラーゲン濃度を測定することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
時間経過による創傷内の血管内方成長および／または虚血の変化を測定し、時間経過により創傷から得られる光吸収係数と、障害性創傷および対照創傷に対して、組織学的に見た血管内方成長および／または虚血とを相互に関係づけることによって、障害性創傷と非障害性創傷とを区別することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
時間経過による光吸収係数の変化から、創傷内の圧迫潰瘍または静脈潰瘍を検出することをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
照射するステップおよび測定するステップは、創傷に接触しない、連続波、周波数領域、または時間領域の測定装置を使用して実行される、請求項１に記載の方法。
光吸収係数および／または換算散乱係数の計算、および血液酸素化の定量化が、半無限媒体に対する拡散方程式を使用して行われる、請求項１に記載の方法。
創傷が治癒しているかどうかの指標として、時間経過による酸化ヘモグロビンの変化をモニタリングすることをさらに含む、請求項１に記載の方法。
時間経過による光吸収係数およびヘモグロビン濃度の変化および変動の割合を計算することによって、酸化ヘモグロビンの変化を定量化することをさらに含む、請求項１４に記載の方法。
時間経過による酸化ヘモグロビン濃度の変化率を用いて、治癒しつつある慢性創傷を治癒しつつあるものでない慢性創傷と区別することを更に含む、請求項１５に記載の方法。
慢性創傷が、糖尿病性潰瘍である、請求項１６に記載の方法。
創傷位置における酸化ヘモグロビンの絶対濃度の、その創傷を有する患者の創傷を受けていない組織位置における酸化ヘモグロビンの絶対濃度値への収束に基づいて、創傷が治癒しつつあると定義することを更に含む、請求項１５に記載の方法。
時間経過による総ヘモグロビン濃度の変化率を用いて、治癒しつつある慢性創傷を治癒しつつあるものでない慢性創傷と区別することを更に含む、請求項１５に記載の方法。
創傷位置における総ヘモグロビンの絶対濃度の、その創傷を有する患者の創傷を受けていない組織位置における総ヘモグロビンの絶対濃度値への収束に基づいて、創傷が治癒しつつあると定義することを更に含む、請求項１５に記載の方法。