Innowacyjne urządzenie do nieinwazyjnej diagnostyki zaburzeń krążenia naczyniowego metodą FMSF
(Flow Mediated Skin Fluorescence)

AngioExpert

Laureat XXIII Konkursu Polski Produkt Przyszłości

Polski Produkt Przyszłości
Choroby cywilizacyjne, takie jak choroby układu krążenia, nowotwory i choroby neurodegeneracyjne (w tym choroba Alzheimera), wciąż wykazują tendencję wzrostową na całym świecie. Wywierają one destrukcyjny wpływ na życie społeczne i poczucie bezpieczeństwa zdrowotnego. Według globalnych analiz statystycznych, choroba niedokrwienna serca jest najczęstszą przyczyną zgonów i główną przyczyną hospitalizacji, i wyprzedza w statystykach choroby nowotworowe (nowotwory złośliwe). Wiele krajowych programów zdrowotnych definiuje choroby cywilizacyjne jako najpoważniejsze zagrożenie dla zdrowia ludności. Ich zapobieganie i leczenie stało się częścią strategicznych planów badawczych i jednym z najważniejszych wyzwań przyszłości. Dowodzi to potrzeby szeroko zakrojonych badań opartych na współpracy nauki i przemysłu, prowadzących do opracowania skutecznych rozwiązań (zwłaszcza nieinwazyjnych) dla wczesnego diagnozowania i monitorowania stanu zdrowia pacjenta.

Metoda

Co mierzymy?

  • Podstawą techniki FMSF jest pomiar fluorescencji NADH z komórek naskórka.
  • Dinukleotyd nikotynoamidoadeninowy (NAD+) i jego zredukowana forma (NADH) odgrywają ważną rolę w układach biologicznych jako koenzymy w reakcjach utlenienia – redukcji.
  • Układ NADH/NAD+ jest nośnikiem elektronów w łańcuchu oddechowym każdej żywej komórki.
  • NADH w przeciwieństwie do NAD+ wykazuje silne właściwości fluorescencyjne.
Chemiczna struktura NADH i NAD+
Elektronowe widma absorpcyjne NADH i NAD+
Znormalizowane widma absorpcyjne i fluorescencyjne NADH
  • Fluorescencja NADH jest główną składową całkowitej fluorescencji, jaka jest emitowana z ludzkiej skóry.
  • Głębokość wnikania światła wzbudzającego (340 nm) w skórę jest niewielka (około 0,5 mm), ponieważ znaczna jego część jest absorbowana przez naskórek i warstwę brodawkową skóry właściwej.
  • W tych obszarach skóry gęstość naczyń krwionośnych jest raczej niska. Zmiany poziomu NADH zależą od dostępności tlenu i są bezpośrednią konsekwencją zaburzeń przepływu krwi w głębszych warstwach skóry.

W jaki sposób mierzymy?

  • Flow Mediated Skin Fluorescence (FMSF) jest techniką mierzącą zmiany intensywności fluorescencji NADH w skórze przedramienia w funkcji czasu, w odpowiedzi na wymuszone zatrzymanie i uwalnianie przepływu krwi.
  • Zamknięcie przepływu krwi w tętnicy ramiennej jest realizowane poprzez użycie mankietu okluzyjnego, powszechnie stosowanego w przyrządach do pomiaru ciśnienia krwi.

Zalety metody FMSF

  • Przydatna do oceny stanu krążenia poprzez porównanie odpowiedzi naczyniowej na przekrwienie reaktywne (PORH) w stosunku do stanu spoczynkowego (przed okluzją).
  • Odpowiednia do oceny stopnia niedokrwienia i reperfuzji komórek skóry zależnych od przepływu krwi w naczyniach.
  • Użyteczna do oceny postępu i remisji zaburzeń mikrokrążenia, regulacji metabolicznej oraz powikłań naczyniowych.
  • Optymalna do obserwacji oscylacji mikrokrążenia, których zmiany amplitudy i częstotliwości mogą sygnalizować nieprawidłowości w mikrokrążeniu.
  • Pomocna w monitorowaniu zaburzeń krążenia naczyniowego i doborze zindywidualizowanej formy terapii.

Metoda FMSF pozwala na wykrycie zaburzeń we wczesnym stadium rozwoju choroby oraz umożliwia monitorowanie procesu leczenia. Dzięki temu identyfikuje pacjentów do podjęcia interwencji profilaktycznej lub terapeutycznej z ewentualnym skierowaniem do dalszej diagnostyki.

Metoda FMSF uzyskała ochronę własności intelektualnej m.in. w następujących krajach: EU, USA, Kanadzie, Chinach, Japonii, Australii, Rosji.

Test diagnostyczny FMSF-PORH (Flow Mediated Skin Fluorescence–Post Occlusive Reactive Hyperemia) oparty jest na analizie odpowiedzi ischemicznej, hiperemicznej oraz na analizie oscylacji mikrokrążenia.

Test FMSF-PORH umożliwia nieinwazyjną ocenę krążenia naczyniowego i regulacji metabolicznej. Wykorzystuje stymulację krążenia w odpowiedzi na przekrwienie reaktywne (PORH), wymuszone okluzją z użyciem mankietu powszechnie stosowanego do pomiaru ciśnienia krwi. Test daje możliwość oceny zarówno skurczu, jak i rozkurczu naczyń oraz pozwala śledzić kinetykę zmian w odpowiedzi na przekrwienie reaktywne. Ponadto umożliwia monitorowanie procesu leczenia, obserwację wpływu leków na stan naczyń, jak również efekt treningu i wysiłku fizycznego na ogólny stan zdrowia.

Główne fragmenty typowego przebiegu FMSF

  • Linia podstawowa – zbierana przez 3 minuty (lub 4 minuty, jeśli jest niestabilna).
  • Odpowiedź ischemiczna (IR) – wywołana przez 3 minutowe zamknięcie przepływu krwi w tętnicy ramiennej opaską okluzyjną napompowaną do 60 mmHg powyżej skurczowego ciśnienia krwi, efektem czego jest wzrost fluorescencji NADH.
  • Odpowiedź hiperemiczna (HR) – jako wynik uwolnienia tętnicy z ucisku opaski okluzyjnej – w tym czasie obserwowany jest spadek fluorescencji poniżej linii podstawowej, aż do osiągnięcia minimum, po którym następuje powrót do linii podstawowej.
  • Odpowiedź hiperemiczna (HR) składa się z dwóch odrębnych faz:
    • przekrwienia – związanego z ostrym spadkiem fluorescencji NADH w czasie 20-30 s;
    • reperfuzji – znacznie wolniejszego procesu, podczas którego następuje powrót do stanu wyjściowego.
  • Obserwowane oscylacje mikronaczyniowe na linii bazowej i linii przebiegu hiperemicznego odzwierciedlają efektywność i prawidłowość skórnego przepływu mikronaczyniowego – osłabienie amplitudy oscylacji oraz zmiana ich częstotliwości może świadczyć o obecności zaburzeń mikrokrążenia.

Definicje mierzonych parametrów

  • Parametry odpowiedzi hiperemicznej HRmax i HRindex określają zmiany intensywności fluorescencji NADH głównie w keratynocytach naskórka i odzwierciedlają metaboliczną reakcję komórek skóry na przekrwienie i reperfuzję.
  • Parametry odpowiedzi ischemicznej IRmax i IRindex określają zmiany intensywności fluorescencji NADH głównie w keratynocytach naskórka i stanowią miarę wrażliwości komórek naskórka na niedotlenienie w wyniku zamknięcia przepływu krwi w tętnicy ramiennej, powodowanego uciskiem opaski okluzyjnej. O tej wrażliwości decyduje przede wszystkim efektywność transportu tlenu do komórek naskórka tuż przed zastosowaniem okluzji.
  • Parametrem charakteryzującym zarówno odpowiedź ischemiczną, jak i odpowiedź hiperemiczną jest RHR (Reactive Hyperemia Response). Parametr RHR odzwierciedla funkcję śródbłonka naczyniowego związaną z produkcją tlenku azotu (NO) w naczyniach krwionośnych na skutek wymuszonej okluzją hiperemii. Parametr RHR jest sumą parametrów IRmax + HRmax.
Definicja paramteru RHR

Interpretacja mierzonych parametrów

  • Kluczowym parametrem dla analizy odpowiedzi ischemicznej i hiperemicznej jest RHR. Parametr RHR charakteryzuje stan naczyń krwionośnych na podstawie biodostępności NO głównie w dużych i średnich tętnicach w wyniku zastosowania przejściowego niedokrwienia i ma odpowiednią czułość do oceny stanu krążenia naczyniowego.
    Wyróżnione zostały następujące zakresy parametru RHR:
    RHR > 35% wysoki
    25% < RHR < 35% średni
    RHR < 25% niski
    Niskie wartości parametru RHR (< 25%) świadczą o istotnym ryzyku zaburzeń krążenia naczyniowego.
    Parametr RHR służy do oceny dysfunkcji krążenia naczyniowego, w szczególności makrokrążenia oraz do prognozowania ryzyka rozwoju chorób sercowo-naczyniowych często towarzyszących cukrzycy.

Podsumowanie

Stwierdzenie występowania lub niewystępowania zaburzeń mikrokrążenia, regulacji metabolicznej oraz ryzyka powikłań naczyniowych uzyskuje się poprzez interpretację uzyskanych w badaniu pacjenta parametrów i kształtu krzywej zmian fluorescencji NADH w czasie.

Im wyższe wartości uzyskiwanych parametrów, tym lepsze rokowanie dla pacjenta, stąd metoda FMSF umożliwia diagnozę zaburzeń mikrokrążenia, regulacji metabolicznej oraz ryzyka powikłań naczyniowych na wczesnym etapie ich rozwoju.

Technika FMSF wyróżnia się na rynku wyrobów medycznych nowatorskim sposobem monitorowania i analizy oscylacji mikrokrążenia oraz diagnozowania zaburzeń już na wczesnym etapie pojawienia się dysfunkcji w przepływie mikronaczyniowym.

Oscylacje mikrokrążenia (flowmotion) są dobrze rozpoznaną cechą przepływu krwi przez naczynia krwionośne. Ich amplituda i częstotliwość odzwierciedlają efektywność i prawidłowość skórnego przepływu mikronaczyniowego. Oscylacje mikrokrążenia mogą być monitorowane w sposób bezpośredni i precyzyjny za pomocą techniki FMSF. Rozwój technologiczny metody FMSF pozwolił na uzyskanie bardzo wysokiej czułości detekcji i wysokiej jakości sygnału w wyniku znacznego zwiększenia stosunku sygnału do szumu.

Ponieważ zmiany fluorescencji NADH zależą od dostarczania tlenu do naskórka z udziałem mikrokrążenia skórnego, stąd wykorzystanie techniki FMSF do monitorowania przepływu mikronaczyniowego jest unikalnym narzędziem do charakterystyki stanu mikrokrążenia.

Linia przebiegu FMSF posiada dwa charakterystyczne fragmenty z widocznymi oscylacjami mikrokrążenia:

  • oscylacje spoczynkowe na linii bazowej,
  • oscylacje na linii reperfuzyjnej, będące wynikiem wymuszonego przekrwienia reaktywnego (PORH).

Oscylacje mikrokrążenia w rejestrowanym sygnale FMSF są analizowane w trzech najważniejszych przedziałach częstotliwości, a mianowicie ≤ 0,021 Hz, 0,021–0,052 Hz oraz 0,052–0,15 Hz, które odpowiadają aktywności odpowiednio: endotelialnej (endo), neurogennej (neuro) i miogennej (myo). Jako miarę siły oscylacji przyjęto średnie odchylenie sygnału fluorescencji (wzmocnione 106 razy) od linii bazowej, odpowiednio w części spoczynkowej (parametr FM) i reperfuzyjnej (parametr FM(R)). FM i FM(R) pozostają wartościami bezjednostkowymi, gdyż zmiany fluorescencji są znormalizowane względem fluorescencji spoczynkowej. Inną miarą siły oscylacji jest parametr Power Spectral Density (PSD). PSD jest silnie skorelowany z wartościami FM i FM(R) i pozwala określić udział poszczególnych składowych oscylacji.

Zaobserwowano, że przepływ mikronaczyniowy, w okresie spoczynkowym (FM) i pookluzyjnym (FM(R)), jest zaburzony u pacjentów z różnymi chorobami i dysfunkcjami, w tym z cukrzycą, chorobami sercowo-naczyniowymi, nadciśnieniem tętniczym czy też w stanie wyczerpania fizycznego powodowanego różnymi czynnikami.

Analiza oscylacji mikrokrążenia na linii bazowej

Oscylacje mikrokrążenia na linii bazowej obserwowane są w pierwszej fazie badania FMSF w spoczynku.

Zdefiniowano następujące parametry jako ilościowe miary oscylacji mikrokrążenia rejestrowanych na linii bazowej:

  • FM (FlowMotion at baseline) – parametr charakteryzujący oscylacje mikrokrążenia w spoczynku,
  • NOI (Normoxia Oscillatory Index) – parametr charakteryzujący oscylacje mikrokrążenia rejestrowane na linii bazowej; reprezentuje udział oscylacji endotelialnych (<0,021 Hz) i neurogennych (0,021-0,052 Hz) w odniesieniu do wszystkich oscylacji wykrywanych w przedziale niskich częstotliwości (<0,15 Hz).

Ustalono graniczną wartość parametru NOI wskazującą na wystąpienie czynnika stresującego (stres emocjonalny, fizyczny, poinfekcyjny), zaburzającego oscylacje mikrokrążenia: NOI < 60%

Przewlekłe obniżenie wartości parametru NOI, świadczy o zakłóceniu spoczynkowego przepływu mikronaczyniowego i może prowadzić do rozwoju zaburzeń krążenia naczyniowego.

Parametr NOI służy do oceny zaburzeń mikrokrążenia w przypadku zmęczenia powodowanego stresem o różnym podłożu oraz do monitorowania stanu mikrokrążenia w procesie rekonwalescencji i rehabilitacji.

Analiza oscylacji mikrokrążenia na linii reperfuzyjnej

Oscylacje mikrokrążenia na linii reperfuzyjnej powstają w wyniku stymulacji poprzez zastosowanie przejściowego niedokrwienia, które polega na zamknięciu przepływu krwi w tętnicy ramiennej za pomocą opaski okluzyjnej.

Zdefiniowano następujące parametry jako ilościowe miary oscylacji mikrokrążenia rejestrowanych na linii reperfuzyjnej:

  • FM(R) – parametr charakteryzujący oscylacje mikrokrążenia w fazie reperfuzji, odzwierciedlający wpływ niedotlenienia na przepływ związany z aktywnością naczyń, dający możliwość oceny sztywności naczyń,
  • log(HS) (HS, Hypoxia Sensitivity, wrażliwość na niedotlenienie) – parametr będący bezpośrednią miarą intensywności miogennych oscylacji mikrokrążenia zarejestrowanych podczas reperfuzji, o częstotliwościach z zakresu 0,052–0,15 Hz.

    Parametr log(HS) charakteryzuje wrażliwość organizmu na niedotlenienie poprzez pomiar miogennych oscylacji mikrokrążenia o częstotliwościach z zakresu 0,052-0,15 Hz, stymulowanych hipoksją.
    Wyróżnione zostały cztery zakresy wartości parametru log(HS), charakteryzujące różne poziomy odpowiedzi mikrokrążenia na niedotlenienie (bardzo niski, niski, średni i wysoki):

    HS ⩾ 100 wysoki log(HS) ⩾ 2
    30 ≤ HS < 100 średni 1,5 ≤ log(HS) < 2
    10 ≤ HS < 30 niski 1 ≤ log(HS) < 1,5
    HS < 10 bardzo niski log(HS) < 1

    Parametr log(HS) jest zależny od ciśnienia tętniczego krwi i osiąga najwyższe wartości przy bardzo niskich wartościach ciśnienia.

    Parametr log(HS) służy do oceny zaburzeń mikrokrążenia w cukrzycy, chorobach sercowo-naczyniowych, chorobie tętnic obwodowych i nadciśnieniu tętniczym, do prognozowanie procesu leczenia przewlekłych ran, w tym stopy cukrzycowej, jak również do oceny stanu mikrokrążenia w celu określenia tolerancji wysiłku fizycznego u osób zdrowych i chorych.

Podsumowanie

Technika FMSF posiada unikalny potencjał aplikacyjny do oceny stanu mikrokrążenia i jego odpowiedzi na niedotlenienie. Może być stosowana do charakteryzowania przepływu mikronaczyniowego w sytuacji stresu o różnym podłożu, zarówno u ludzi zdrowych, jak i chorych. Technika FMSF pozwala na wykrycie zaburzeń mikrokrążenia na wczesnym etapie, umożliwia monitorowanie procesu leczenia i postępu rehabilitacji.

Trójparametrowa ocena wyniku badania

Ocena stanu krążenia naczyniowego za pomocą techniki FMSF realizowana jest w oparciu o podejście trójparametrowe: RHR, log(HS) i NOI. Stanowi ono optymalne narzędzie diagnostyczne do charakteryzowania stanu krążenia naczyniowego – zarówno makro-, jak i mikrokrążenia, które jest obrazem indywidualnej odpowiedzi organizmu na przejściowo zastosowane niedotlenienie.

Parametr RHR (Reactive Hyperemia Response) charakteryzuje stan naczyń krwionośnych na podstawie biodostępności NO głównie w dużych i średnich tętnicach w wyniku zastosowania przejściowego niedokrwienia i ma odpowiednią czułość do oceny stanu krążenia naczyniowego.

Parametr log(HS) (Hypoxia Sensitivity) określa stopień wrażliwości organizmu na niedotlenienie poprzez pomiar oscylacji miogennych stymulowanych przejściową hipoksją.

Parametr NOI (Normoxia Oscillatory Index) charakteryzuje mikrokrążenie na podstawie procentowego udziału endotelialnych i neurogennych składowych oscylacji mikrokrążenia na linii bazowej i jest markerem skurczu naczyń obwodowych w stanie spoczynku. NOI skutecznie ocenia stan zmęczenia organizmu wywołany różnymi czynnikami: stresem emocjonalnym, fizycznym czy też poinfekcyjnym.

Z dotychczasowych danych klinicznych wynika, że ryzyko powikłań naczyniowych jest ograniczone w segmencie osób, u których wartości parametrów RHR i log(HS) nie odbiegają istotnie w dół od wartości średnich, a zwłaszcza, jeśli jednocześnie spełniają warunek: RHR > 30%  i  log(HS) > 1,5 (HS > 30)

Zgodnie z aktualną wiedzą medyczną zaburzenia krążenia naczyniowego towarzyszą wielu schorzeniom i dysfunkcjom, dlatego lekarz, w oparciu o stan kliniczny pacjenta, jak i najnowsze dane literaturowe, może podjąć decyzję o włączeniu techniki FMSF do diagnostyki i monitorowania każdego stanu chorobowego, którego etiologia związana jest z zaburzeniami mikro- i/lub makrokrążenia.

Jeśli lekarz nie zaleci inaczej, rekomendowane jest powtarzanie badania corocznie lub częściej, gdy obserwowane są istotne zmiany parametrów RHR i/lub log(HS). Parametr NOI jest parametrem uzupełniającym potencjał diagnostyczny techniki FMSF o informacje na temat stopnia zaburzeń mikrokrążenia w przypadku zmęczenia organizmu powodowanego stresem o różnym podłożu.

 

Przykładowa karta badania


Produkt

AngioExpert

to urządzenie wykorzystujące metodę FMSF–PORH do oceny krążenia naczyniowego.

AngioExpert

to wyrób medyczny przeznaczony do nieinwazyjnego diagnozowania i monitorowania zaburzeń mikrokrążenia, regulacji metabolicznej oraz ryzyka powikłań naczyniowych w cukrzycy.


INNOWACYJNE URZĄDZENIE


NOWATORSKA METODA POMIARU


NIEINWAZYJNOŚĆ BADANIA


PROSTOTA I SZYBKOŚĆ

Pierwotnie skonstruowany prototyp był wyposażony w ksenonową lampę błyskową jako źródło światła wzbudzającego i fotopowielacz jako detektor fluorescencji. Obecnie głowica optyczna urządzenia AngioExpert bazuje na technologii fotodiodowej. Zostały użyte dwie diody, pierwsza jako źródło światła wzbudzającego (LED), a druga jako detektor fluorescencyjny. Dodatkowo, aby zapewnić odpowiednią długość fali, niezbędną do wzbudzenia NADH (340 nm) i wykrycia jego fluorescencji (460 nm), zastosowano zestaw filtrów wbudowanych w głowicę optyczną. Opisywane rozwiązanie pozwoliło na zaawansowaną miniaturyzację, a ponadto przyczyniło się do znacznego zredukowania szumów.
Schemat blokowy urządzenia AngioExpert opartego o technikę FMSF
Aparat AngioExpert – wyrób medyczny do zastosowań komercyjnych

O nas

Firma Angionica jest spółką typu spin-off, której głównym celem działalności jest wdrożenie innowacyjnej metody Flow Mediated Skin Fluorescence (FMSF), opracowanej w Politechnice Łódzkiej (PŁ) i Uniwersytecie Jagiellońskim (UJ).

FMSF jest nową, konkurencyjną metodą diagnostyczną, opartą na technologii fotodiodowej, chronioną międzynarodowymi patentami na głównych rynkach świata.

Technika FMSF jest przeznaczona do zastosowań w codziennej praktyce klinicznej do oceny stanu krążenia mikronaczyniowego i jego zaburzeń wywołanych chorobami cywilizacyjnymi.

Laureat Konkursu „Polski Produkt Przyszłości”

W 2021 roku firma Angionica została laureatem XXIII edycji konkursu „Polski Produkt Przyszłości” i otrzymała główną nagrodę w kategorii „Produkt Przyszłości Przedsiębiorcy” za „Innowacyjne urządzenie AngioExpert do nieinwazyjnej oceny krążenia naczyniowego metodą FMSF” (katalog laureatów)
Polski Produkt Przyszłości
Źródło: PARP

ISO 13485:2016

Angionica Sp. z o.o. wdrożyła i utrzymuje System Zarządzania Jakością zgodny z wymaganiami normy PN-EN ISO 13485:2016 – Wyroby medyczne – Systemy zarządzania jakością – Wymagania do celów przepisów prawnych, pod nadzorem TÜV NORD Polska Sp. z o.o.

CERTYFIKAT ISO 13485:2016-04 (PL)

CERTYFIKAT ISO 13485:2016-04 (EN)

CERTYFIKAT ISO 13485:2016-04 (DE)

MDR 2017/745

Angionica Sp. z o.o. stosuje system zarzadzania jakością w projektowaniu, produkcji, kontroli końcowej i nadzorze po wprowadzeniu do obrotu, zgodny z wymaganiami Rozporządzenia MDR 2017/745.

CERTYFIKAT MDR 2017/745

Piszą o nas

Dofinansowanie

Projekt współfinansowany przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju w ramach Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego,
Program Operacyjny Inteligentny Rozwój, Grant nr POIR. 01.01.01-00-0540/15-00.

Kontakt

Adres:

Angionica Sp. z o.o.
ul. Żeromskiego 116, bud. A-24, 90-924 Łódź

Telefon

tel. 42 631 30 81
tel. kom. (+48) 735 222 977

REGON: 361456370
NIP: 7262656550
KRS: 0000557122


Ostatnia aktualizacja strony: 2024-05-30