Sangue, luce e COVID-19: la salute microvascolare come chiave per migliorare la cura del paziente

VASCOVID svilupperà una piattaforma che utilizza la luce del vicino infrarosso per monitorare la salute microvascolare dei pazienti COVID-19 e assistere i medici nella fornitura di trattamenti personalizzati. Selezionato come uno dei 23 progetti dalla chiamata di emergenza dell’UE, il progetto costruirà un dispositivo non invasivo, portatile, in tempo reale, a basso costo e wireless da utilizzare nelle unità di terapia intensiva. La piattaforma ha una vasta gamma di applicazioni in terapia intensiva, come nella gestione di pazienti con sepsi e sindrome da distress respiratorio acuto. Con la diffusione del COVID-19 in tutto il mondo all’inizio del 2020, la valanga di pazienti che richiedevano l’ammissione alle unità di terapia intensiva è diventata improvvisamente travolgente per i sistemi sanitari. Circa il 10% dei pazienti COVID-19 ospedalizzati è entrato in queste unità di terapia intensiva nella prima ondata e la maggior parte di loro ha richiesto la ventilazione meccanica invasiva a causa di insufficienza respiratoria. Da notare, la mortalità tra i pazienti che necessitavano di questa procedura era estremamente alta, variando dal 35 al 50%. Una delle caratteristiche principali della malattia è il danno ai vasi sanguigni, non solo nei polmoni, ma anche in altri organi. Ciò causa ictus, insufficienza renale o lesioni cardiache. Tale danno d’organo potrebbe essere responsabile dell’evoluzione verso la disfunzione multiorgano e, alla fine, della morte del paziente. Il monitoraggio e la gestione dell’insufficienza respiratoria acuta e dell’emodinamica, il flusso sanguigno nel corpo, sono fondamentali in terapia intensiva. Sapendo questo, e sulla base della loro consolidata esperienza, il team di scienziati guidato dal Prof. ICREA dell’ICFO Turgut Durduran credeva che la tecnologia sviluppata dal gruppo Medical Optics dell’ICFO, in collaborazione con i colleghi del Politecnico di Milano e di HemoPhotonics, potrebbe essere adattato e implementato per migliorare potenzialmente la gestione dei pazienti COVID-19 in terapia intensiva. VASCOVID è stato concettualizzato sulla base di queste idee. Lo scopo del progetto è sviluppare una piattaforma portatile, non invasiva, economica e in tempo reale per il monitoraggio della salute microvascolare (la salute dei microvasi) dei pazienti COVID-19 in terapia intensiva. Ciò, a sua volta, aiuterebbe i medici a personalizzare i trattamenti dei pazienti. La piattaforma combina due tecnologie biofotoniche basate sulla luce nel vicino infrarosso. La luce del vicino infrarosso passa attraverso il palmo di un paziente, viaggia in profondità nel tessuto, interagisce con il sangue nei microvasi e ottiene informazioni sul flusso sanguigno e l’ossigenazione del sangue dei pazienti COVID-19. Si prevede che la piattaforma avrà un forte impatto sulla gestione dei pazienti COVID-19 nelle unità di terapia intensiva. La piattaforma sarà anche utile per una più ampia gamma di pazienti come quelli che soffrono di sepsi e sindrome da distress respiratorio acuto. L’obiettivo di fondo è la personalizzazione della gestione del paziente basata su biomarcatori derivati ​​dalla valutazione della salute microvascolare e della funzione endoteliale. Oltre al valore prognostico del grado di compromissione endoteliale causata dalla malattia, la tecnologia fornisce biomarcatori per valutare le interazioni cuore-polmone, aiutando i medici a realizzare una gestione personalizzata delle strategie di ventilazione al fine di evitare lesioni polmonari indotte dal ventilatore, o per la disponibilità dello schermo a svezzarsi dal ventilatore meccanico, la fase finale del supporto respiratorio, e che spesso fallisce a causa di insufficienza cardiovascolare. Coordinato dal Prof. ICREA dell’ICFO Turgut Durduran, il consorzio comprende sette partner europei: ICFO, Consorci Corporació Sanitària Parc Taulí de Sabadell, Politecnico di Milano e le società HemoPhotonics, BioPixs Limited, Splendo Consulting BV e Asphalion. Come sottolinea ICREA Prof. presso ICFO Turgut Durduran, “Lavoriamo con questa tecnologia utilizzando la luce nel vicino infrarosso da oltre un decennio in progetti relativi al neuro monitoraggio, screening del cancro e altri. Siamo stati in grado di utilizzare la nostra esperienza in queste applicazioni negli ospedali di tutto il mondo per adattarci rapidamente alle esigenze della gestione di COVID-19 e proporre questa nuova piattaforma. Abbiamo la sfida di completare questo progetto in tempi brevissimi, ma siamo certi che raggiungeremo questo obiettivo. Notiamo anche che COVID-19 verrà fermato con i sorprendenti progressi nei vaccini, ma questa tecnologia sarà applicabile a molti gruppi di pazienti presso le unità di terapia intensiva, nonché per la nostra preparazione a future pandemie di questa natura. L’assistenza sanitaria a prova di futuro è un’importante lezione che abbiamo imparato dalla pandemia”.
Il Dr. Jaume Mesquida, intensivista del C.S. Parc Taulí de Sabadell, sottolinea che “Questa è una grande opportunità nell’evoluzione del monitoraggio in terapia intensiva verso tecnologie non invasive. Le sue caratteristiche, come l’essere wireless e portatile, lo rendono un dispositivo ideale per questo tipo di unità. Ci auguriamo di poter utilizzare questo dispositivo sul maggior numero di pazienti possibile per misurarne effettivamente l’efficacia e vedere se le informazioni che otteniamo possano essere tradotte in un parametro che ci aiuti a prendere decisioni”.

Si prevede che la piattaforma avrà un forte impatto sulla gestione dei pazienti COVID-19 e di un’ampia gamma di altri come quelli che soffrono di sepsi e sindrome da distress respiratorio acuto. Vuole essere tutto compreso e automatizzato con tutti i componenti aggiuntivi necessari per essere pratico e utilizzabile nelle unità di terapia intensiva. Infine, sarà un importante fattore abilitante per la sperimentazione su larga scala di nuovi trattamenti e terapie volti ad affrontare la compromissione microvascolare e a ridurre il fallimento dell’estubazione nei pazienti in terapia intensiva che escono dalla ventilazione meccanica.

L’approccio non invasivo utilizzato da VASCOVID combina due tecnologie biofotoniche, la spettroscopia del vicino infrarosso risolta nel tempo e la spettroscopia di correlazione diffusa. Il dispositivo utilizza la luce per penetrare in profondità nel tessuto del palmo della mano del paziente, raggiungono i micro vasi e misurano variabili specifiche come le concentrazioni di emoglobina ossigenata e deossigenata e il flusso sanguigno. Il dispositivo include anche un laccio emostatico automatico per indurre un periodo di ischemia al palmo gonfiando il laccio emostatico al di sopra della pressione arteriosa. La risposta del microvascolare a tale sfida è nota per essere un indicatore della salute sia microvascolare che endoteliale. Ora, perché il palmo della mano? In terapia intensiva, i tessuti periferici sono stati utilizzati come finestra per valutare lo stato di perfusione globale degli organi. Questo approccio si basa sul fatto che le aree periferiche non vitali sono le prime ad essere sacrificate in situazioni di insufficienza cardiovascolare. A tale riguardo, studi clinici precedenti hanno dimostrato che i microvasi del palmo di un paziente danno una visione globale di ciò che sta accadendo nel nostro corpo. Vale a dire, se i micro-vasi nel palmo non funzionano correttamente, significa che il nostro corpo in generale non funziona correttamente e probabilmente ci attende un grave pericolo.