פיתוח מודל ספסל להערכת התאימות של חומרי חבישת פצעים למערכות טיפול בפצעים בלחץ שלילי

מחקר זה מציג מודל שולחני שנועד להעריך את התאימות של חומרי חבישת פצעים למערכות טיפול בפצעים בלחץ שלילי על ידי הערכת לחץ ואיסוף נוזלים במשך 72 שעות בהגדרות לחץ רציפות ולסירוגין.

מערכות טיפול בפצעים בלחץ שלילי (NPWT) מקלות על ריפוי פצעים על ידי הפעלת לחץ תת-אטמוספרי על מיטת הפצע, מה שמקדם היווצרות רקמת גרנולציה ומפחית דלקת. ניתן להשתמש בחבישות פצעים עם מערכות אלה כדי לשפר את הריפוי; עם זאת, ההשפעות של חבישות על ביצועי מכשיר NPWT מאתגרות להערכה. מטרת מחקר זה הייתה לפתח מודל אנלוגי של בשר ספסל לבדיקת התאימות של חומרי חבישת פצעים עם מכשירי NPWT. במחקר זה, מכשיר מתקדם לטיפול בפצעים מבוסס צ'יטוזן הוערך על השפעותיו על ביצועי NPWT בלחץ טיפול מקסימלי ומינימלי. המטרה הייתה להשתמש במודל כדי להשוות קריאות לחץ ואיסוף נוזלים עבור דגימות עם ובלי מכשיר לטיפול בפצעי צ'יטוזן. דגם הספסל נבנה באמצעות קופסת פלסטיק המחוברת למספר מדי לחץ. נוצר פגם עגול על חתיכת בטן חזיר, ששימשה כאנלוגיה לבשר, והוכנס לקופסה. הפגם מולא בקצף NPWT סטנדרטי או קצף בשילוב עם חבישת הפצע. נוזל גוף מדומה המכיל סרום בקר נוסף לקופסה, שנבדקה לאחר מכן בלחץ מקסימלי (-200 מ"מ כספית) או מינימום (-25 מ"מ כספית) במשך 72 שעות. לחץ ואיסוף נוזלים נרשמו כל 12 שעות. מערכת NPWT שמרה בהצלחה על לחץ במהלך תקופת הבדיקה של 72 שעות, הן עם והן בלי חבישות הבדיקה. תוספת חבישות הפצעים לא השפיעה על איסוף הנוזלים. קופסת הבדיקה הוכיחה את עצמה כיעילה כדגם שולחני, שכן ניתן היה לאטום אותה ולשמור עליה בתנאי ואקום לאורך תקופת הבדיקה של 72 שעות. מודל זה הדגים בהצלחה את התועלת שלו בהערכת התאימות של חומרי חבישת פצעים למערכות NPWT.

קיימות גישות טיפוליות שונות המסייעות בניהול וריפוי פצעים. גישות טיפוליות כאלה כוללות חבישות פצעים מתקדמות, גורמי גדילה, טיפול בחמצן היפרברי, תחליפי עור וטיפול בפצעים בלחץ שלילי (NPWT)¹. NPWT מתייחס למערכות חבישת פצעים המפעילות ברציפות או לסירוגין לחץ תת-אטמוספרי על המערכת, המספק לחץ שלילי על פני הפצע. NPWT הפך לשיטת טיפול פופולרית לטיפול בפצעים חריפים או כרוניים². מערכת NPWT מורכבת מקצף תאים פתוחים, חבישת פצעים דביקה, מערכת איסוף נוזלים ומשאבת יניקה³. משאבת היניקה, או הוואקום, משמשת לשמירה על לחץ קבוע על הפצע, מה שעוזר להגביר את זרימת הדם ולהפחית את הסיכון לזיהום⁴. NPWT מקדם היווצרות רקמת גרנולציה על ידי הסרת נוזלים מהפצע והפחתת נפיחות¹. מבחינה קלינית, כמות לחץ היניקה המשמשת לפצעים נעה בין -20 מ"מ כספית ל-200 מ"מ כספית, אך הלחץ הרלוונטי ביותר שנבדק הוא -125 מ"מ כספית⁵.

ניסויים ex vivo של NPWT מהווים אתגר בשל היעדר מודלים מתאימים לבדיקה. השיטות הנוכחיות לבדיקת מערכות NPWT כוללות סימולציות מחשב של ניתוח אלמנטים סופיים (FEA), ששימשו לבדיקת האופן שבו NPWT משפיע על אתרי חתך⁶. דגמים אחרים כוללים דגמי פצעים מבוססי אגר שולחני, שניתן להשתמש בהם לבדיקת ספיגת נוזלים⁷. in vivo, מודלים של חזירים שימשו גם לבחינת ריפוי פצעים⁸. למודלים אלה יש יתרונות כמו סימולציה קלה במחשב לחיזוי כיצד פצע אמור להחלים בתיאוריה, כמו גם בדיקת נוזל שנמשך דרך חומר מודל. בדיקות in vivo הן סופיות לקביעה אם המערכת עובדת בנבדקים חיים⁸. לכל הדגמים הללו יש גם חסרונות. סימולציה ממוחשבת עשויה שלא לייצג במדויק כיצד פצע יחלים בחיים האמיתיים. מודל מבוסס אגר עשוי להראות איסוף נוזלים טוב שנמשך דרך הפצע אך עשוי שלא לייצג כיצד הנוזל יימשך דרך הרקמה והשריר⁷. מודלים in vivo הם יקרים ודורשים משאבים משמעותיים להשלמת מחקר. כמו כן, זה יכול להיות קשה לשמור על בעלי חיים חסרי תנועה למחצה, כך שעשויים להיות אתגרים במשיכתם את המערכת, מה שעלול לגרום לתוצאות מבלבלות.

יש צורך במודל שולחני עבור NPWT כדי שניתן יהיה לבדוק חומרים חדשים לשימוש עם המערכת באמצעות רקמה אמיתית. המודל החדש אמור להיות מסוגל לשקף כיצד איסוף הנוזלים מושפע מרקמות ושרירים. המודל החדש אמור גם להיות מסוגל לספק קריאות לחץ בתוך מיטת הפצע כדי לקבוע אם הפצע מקבל לחץ רב כמו משאבת הוואקום. ניתן גם לבדוק חומרים/מכשירים חדשים, כגון חבישות פצעים נוספות, סוגים שונים של קצף וחבישות דבק שונות על גבי הפצע.

פצעים מסוימים דורשים חבישות פצעים נוספות כדי לסייע בתהליך הריפוי על ידי הפחתת הסיכון לזיהום. סיבה נוספת לכך שעשויים להידרש חומרי חבישת פצעים נוספים היא למנוע צמיחת רקמות בין פני השטח של מיטת הפצע לקצף התאים הפתוחים. חבישה נוספת זו מפחיתה את הסיכון להיצמדות מיטת הפצע לקצף התאים הפתוחים, מה שעוזר להפחית את הנזק והכאב בעת עצירת מערכת NPWT⁹. ניתן להניח את התחבושות הנוספות הללו סביב קצף התאים הפתוחים כדי לשמש כקרום מחסום בין מיטת הפצע לקצף. חומרים מסוימים שימשו כממשק בין מיטת הפצע לקצף, כגון פרפין או גזה משובצת וזלין. פרפין הראה פוטנציאל חיובי כחבישת פצע בכך שלא השפיע על העברת הלחץ מהמערכת^ל-9. עם זאת, דווח כי גזה משובצת וזלין מעכבת איסוף נוזלים ולכן לא נחשבה כחומר נוסף מתאים⁹.

חבישות פצעים על בסיס צ'יטוזן עשויות להיות חבישה נוספת טובה להוספה במהלך NPWT בשל ההשפעות האנטי-מיקרוביאליות שלהן ותאימות ביולוגית^10,11. צ'יטוזן הוא נגזרת N-deacetylated של כיטין, שהוא פוליסכריד טבעי שנמצא בפטריות ופרוקי רגליים^12,13. צ'יטוזן הפגין תכונות אנטיבקטריאליות טבועות בספקטרום רחב של חיידקים גרם שליליים וגרם חיוביים¹⁴. לכן, ממברנות צ'יטוזן הפכו פופולריות בטיפול בפצעים מכיוון שניתן לייצר אותן בקלות, בעלות חיי מדף ארוכים ולהראות השפעות אנטי-מיקרוביאליות מולדות¹⁰. ממברנות אלו מראות גם פירוק ביולוגי טוב של תאימות ביולוגית, והן אינן רעילות¹⁰.

במחקר זה, Foundation DRS, מכשיר מתקדם לטיפול בפצעים צ'יטוזן וגליקוזאמינוגליקן, נבדק כדי לקבוע את התאימות הביולוגית שלו ל-NPWT. Foundation DRS הוא פיגום התחדשות עור מתכלה המיוצר למאפייני טיפול אידיאליים ונקבוביות לקידום פלישה תאית וניאו-אנגיוגנזה בפצעים. מכשיר זה יתרון לריפוי במגוון פציעות ושימושים שונים. הוא נוצר לשימוש מיועד במגוון רחב של פצעים, כגון פצעי לחץ, כיבים בכף הרגל הסוכרתית, כוויות מדרגה ראשונה, פצעי טראומה, פצעים מנותקים ופצעי ניתוח^10,11. Foundation DRS היא אפשרות טובה לשימוש ב-NPWT בשל תהליך הייצור שלה, המונע מהמכשיר להפוך להידרוג'ל כשהוא רטוב. מכשיר זה שומר על מבנה נקבוביות פתוח כאשר הוא נרטב, מה שאמור לאפשר לנוזל לזרום במהלך היישום של NPWT^12,13.

מטרת מחקר זה הייתה לפתח מודל אנלוגי של בשר ספסל שיוכל לשמש לבדיקת התאימות של חומרי חבישת פצעים עם מכשירי NPWT. מבחינה קלינית, הלחצים נעים בין -80 מ"מ כספית ל-125 מ"מ כספית עבור רוב יישומי NPWT⁴. כדי לדמות תנאי שימוש קליניים במקרה הגרוע ביותר, נעשה שימוש בהגדרת לחץ גבוהה ונמוכה יותר (-25 מ"מ כספית ו-200 מ"מ כספית). מטרה נוספת של מחקר זה הייתה לקבוע אם התוספת של מכשיר הטיפול בפצעי צ'יטוזן הפריעה לקריאות הלחץ ואיסוף הנוזלים של ה-NPWT. שיבושים באיסוף נוזלים או אובדן לחץ במהלך NPWT עלולים להוביל לריפוי פצעים לקוי ולתוצאות קליניות. איסוף הנוזלים צריך להיות דומה לקבוצות הבדיקה עם ובלי מכשיר לטיפול בפצעי צ'יטוזן. קריאות הלחץ צריכות להיות דומות גם בקבוצות הבדיקה מעל 72 שעות. במסגרות קליניות, חבישת הפצע מוחלפת כל 48-72 שעות, כך שכל דגימה נבדקה במשך 72 שעות במחקר זה³. במהלך הבדיקה יש להקפיד על קריאות הלחץ כדי להבטיח שאין ירידה בלחץ.

פרטי הריאגנטים והציוד המשמש במחקר זה מפורטים בטבלת החומרים.

1. יצירת תיבת הבדיקה

1. השג מיכל פלסטיק של 3.2 כוסות.
2. צור חור בקוטר 2 אינץ' במרכז מכסה המיכל. כמו כן, צור שני חורים 3/8 בשתי פינות מכסה המיכל במרחק של כ-1/2 אינץ' מאטם הקצה. השתמש במסור חורים כדי ליצור את החורים.
   הערה: סכמטי המציג את מערך הבדיקה הכולל באמצעות מכונת NPWT מסחרית המחוברת לקופסה אנלוגית מבשר ספסל שנבנתה במעבדה מוצגת באיור 1. סכימה זו מתארת כיצד הקופסה משמשת לניסויים. הקופסה שנוצרה עבור הניסוי הזה מוצגת באיור 2.
3. בראשון מבין החורים 3/8, חבר מד לחץ ישירות לחור.
   הערה: מד זה שימש לניטור ירידות לחץ מחוץ לרקמת הבדיקה, מה שעשוי להצביע על דליפות ברקמה.
4. בחור 3/8 השני, הזינו צינור עירוי גמיש קטן בקוטר חיצוני של פחות מ-3/8 דרך החור לאורך של 7 אינץ' בצד הפנימי של המכסה. לאחר מכן, התקן את צינור הלחץ למד לחץ נמוך מחוץ למיכל.
   הערה: צינור הלחץ הונח במיטת הפצע במהלך הבדיקה.

2. הכנה אנלוגית לבשר

1. השתמש בבטן חזיר מלוחה זמינה מסחרית, הידועה כאן כרקמה, כדי לדמות את רקמת השריר והשומן לבדיקת NPWT.
2. צור פגם פצע עגול במשטח הרקמה באמצעות אזמל להב #21 שרוחבו כ-1.5 אינץ' על עומק 0.75 אינץ'. לאחר מכן, העבירו את הרקמה דרך השומן מכל צד בעזרת אזמל להב #21.
3. לאחר שנוצר פגם בפצע, נגב את הרקמה כדי להסיר עודפי שומן מהעור, ולאחר מכן השרו למשך הלילה במים נטולי יונים כדי להסיר עודפי מלח.

3. טעינת תא הבדיקה

1. מלאו את החלק התחתון של תא הבדיקה בקצף תאים פתוחים בעובי 1.5 אינץ'. לאחר מכן, הניחו את הרקמה על גבי הקצף.
   הערה: מרכז ידנית את דגימת הרקמה כך שפגם הפצע שנוצר יהיה ישירות מתחת לחור בחלק העליון של המכסה.
2. עבור קבוצות הניסוי, הוסף את מכשיר הטיפול בפצעי צ'יטוזן בתוך פגם הפצע כך שהחלק התחתון והצדדים של הפגם יכוסו. לאחר מכן, מלאו את שאר הפגם בקצף התא הפתוח.
3. הכנס את צינור הלחץ המחובר למד הלחץ בתא הבדיקה לקצף התא הפתוח המשמש למילוי הפגם. ודא שצינור זה ממוקם בערך באמצע הדרך למטה מפני השטח של פגם הפצע.
4. מכסים את הרקמה בחבישת הפצע הדביקה. לאחר מכן, צור חתך קטן על התחבושת הדביקה, ישירות על גבי אמצע קצף התא הפתוח, וממלא את פגם הפצע.
5. השחילו את פיית הוואקום דרך מכסה תא הבדיקה והניחו אותה על גבי חבישת הדבק, שם בוצע החיתוך הקטן. לאחר הנחת פיית הוואקום, סגור את מכסה תא הבדיקה כדי ללחוץ את חבישת הפצע הדביק ואת פיית הוואקום כלפי מטה, מה שעוזר ליצור איטום.
6. חבר את מיכל איסוף הנוזלים בנפח 500 מ"ל למשאבת הוואקום ולאחר מכן חבר את פיית הוואקום למיכל איסוף הנוזלים.

4. יצירת נוזל הגוף המדומה

1. צור נוזל גוף מדומה על פי Marques et ^al.15.
2. הכינו את נוזל הגוף המדומה על ידי שילוב של 8.035 גרם NaCl, 0.355 גרם של NaHCO₃, 0.225 גרם של KCl, 0.231 גרם של K₂HPO₄3H₂O, 0.311 גרם של Cl₂Mg6H₂O, 0.292 גרם CaCl, 0.072 גרם NaSO₄^2-, 6.118 גרם של (HOCH₂)₃CNH₂, ו-39 מ"ל של 1 מ"ל HCl ב-960 מ"ל של מים נטולי יונים כדי להביא את התמיסה הכוללת ל-1 ליטר.
   הערה: הרכב נוזל הגוף המדומה מוצג בטבלה 1.
3. לאחר מכן, שלבו את נוזל הגוף המדומה עם סרום בקר ביחס של 3:1. השלם את התמיסה הסופית עם 5% מ-10x אנטיביוטיקה/אנטי-מיקוטיקה לבקרה מיקרוביאלית. ערבבו את התמיסה לאחר הוספת סרום הבקר ואנטיביוטיקה/תרופות אנטי-פטרייתיות, ולאחר מכן אחסנו אותה במקרר.
   הערה: הפתרון הסופי ייקרא הפתרון המלא. אין לשמור על תמיסה זו סטרילית ויש להפוך אותה לטרייה לפני בדיקת כל דגימה.

5. תנאי מבחן

1. התאם את ההגדרות במשאבת הוואקום עבור הדגימות בהתאם למצב הבדיקה.
   הערה: קבוצות הבדיקה הן: קבוצה 1 בקרה (n = 3): קצף בלבד עם יניקה רציפה ב -200 מ"מ כספית; קבוצה 2 בקרה (n = 3): קצף בלבד עם יניקה לסירוגין מ-0 עד -200 מ"מ כספית; קבוצה 3 (n = 3): מכשיר לטיפול בפצעי צ'יטוזן מתחת לקצף עם יניקה רציפה ב-200 מ"מ כספית; קבוצה 4 (n = 3): מכשיר לטיפול בפצעי צ'יטוזן מתחת לקצף עם יניקה לסירוגין מ-0 עד -200 מ"מ כספית; קבוצה 5 בקרה (n = 3): קצף בלבד עם יניקה רציפה ב -25 מ"מ כספית; קבוצה 6 בקרה (n = 3): קצף בלבד עם יניקה לסירוגין מ-0 עד -25 מ"מ כספית; קבוצה 7 (n = 3): מכשיר לטיפול בפצעי צ'יטוזן מתחת לקצף עם יניקה רציפה ב-25 מ"מ כספית; קבוצה 8 (n = 3): מכשיר לטיפול בפצעי צ'יטוזן מתחת לקצף עם יניקה לסירוגין מ-0 עד -25 מ"מ כספית.
2. עבור קבוצות בדיקת לחץ מקסימלי, הגדר את הלחץ על -200 מ"מ כספית. עבור קבוצות בדיקת לחץ מינימליות, הגדר את הלחץ על -25 מ"מ כספית. לאחר מכן, הנח את הגדרות משאבת הוואקום על לחץ לסירוגין או רציף. הפעל את כל הדוגמאות למשך 72 שעות.
   הערה: ההגדרה הרציפה הפעילה לחץ ברציפות למשך 72 שעות. ההגדרה לסירוגין הפעילה לחץ ביחס של 5/2 (5 דקות לחץ, ואחריו 2 דקות ללא לחץ) למשך 72 שעות. ערכי המקסימום והמינימום נבחרו על סמך טווח הלחץ שבו מערכות NPWT קליניות יכולות להשתמש. מחזור של 72 שעות נבחר על סמך משך הזמן שבו נעשה שימוש קליני ב-NPWT לפני ביצוע החלפת תחבושת³.
3. במהלך הבדיקה, רשום את הלחץ על מד הלחץ ואת כמות הנוזל במיכל איסוף הנוזלים כל 12 שעות למשך 72 שעות.
4. אם כמות נוזל הגוף האנלוגי יורדת מתחת ל-75% מהחלק העליון של תא הבדיקה, כפי שנצפה חזותית, הסר את מד הלחץ המשני והוסף פתרון מלא לתא.
   הערה: ניתן לראות את הכנת הדגימות והגדרת הבדיקה באיור 3.
5. לאחר 72 שעות, כבה את משאבת הוואקום ונתק את מיכל איסוף הנוזלים מפיית הוואקום. הסר את מיכל איסוף הנוזלים ממשאבת הוואקום.
6. הסר את הרקמה מתא הבדיקה ומשוך את חבישת הפצע הדביק. לאחר מכן, הוציאו את קצף התאים הפתוחים ובדקו אם המכשיר לטיפול בפצעי צ'יטוזן עדיין שלם. הוא נחשב שלם אם ניתן להסירו מבלי להישבר, לקרוע או לקרוע; עם זאת, קרעים קלים או דילול מקובלים אם ניתן להסיר את הממברנה לחלוטין.

6. ניתוח סטטיסטי

1. השתמש בערכי הלחץ שנרשמו כל 12 שעות במהלך תקופת הבדיקה משלוש דגימות הבדיקה לכל תנאי בדיקה לצורך ניתוח סטטיסטי. לצורך ניתוח סטטיסטי, נעשה שימוש בערך איסוף הנוזלים הסופי משלוש דגימות הבדיקה לכל תנאי בדיקה.
   הערה: עבור כל הניתוחים הסטטיסטיים, רמת המובהקות נקבעה על α = 0.05.
2. חשב את הממוצע וסטיות התקן (n = 3/קבוצה) בכל נקודת זמן. לפני ביצוע הניתוח הסטטיסטי, בצע בדיקת נורמליות עבור כל קבוצה באמצעות מבחן Shapiro-Wilk (למשל, יניקה רציפה ב-200 מ"מ כספית, יניקה רציפה ב-25 מ"מ כספית, יניקה לסירוגין ב-200 מ"מ כספית ויניקה לסירוגין ב-25 מ"מ כספית) כדי לקבוע אם בדיקת ANOVA או Kruskal-Wallis מתאימה.
3. נתח נתונים עבור קבוצות ניסוי ובקרה הנתונות לאותם תנאי בדיקת לחץ (למשל, יניקה רציפה ב-200 מ"מ כספית; יניקה רציפה ב-25 מ"מ כספית; יניקה לסירוגין ב-200 מ"מ כספית או יניקה לסירוגין ב-25 מ"מ כספית) באמצעות בדיקת ANOVA או Kruskal Wallis דו-כיוונית תוך שימוש בסוג הממברנה והזמן כגורמים עיקריים.
4. אם זוהו הבדלים סטטיסטיים, בצע ניתוחים פוסט-הוק. השתמש במבחן הפוסט-הוק HSD של טוקי לאחר ANOVA או במבחן הפוסט-הוק של דאן לאחר מבחן קרוסקאל-וואליס כדי לקבוע אילו קבוצות שונות.
5. באמצעות ערכי איסוף הנוזלים הסופיים עבור כל דגימה בקבוצות הביקורת והניסוי, בצע מבחן t דו-זנבי בהנחה של שונות לא שווה.
   הערה: הלחץ נותח בכל נקודת זמן כדי להבטיח שלא הייתה ירידה משמעותית בלחץ לאורך תקופת הבדיקה. בעוד שאיסוף הנוזלים נבדק בכל פעם, הוא נותח רק בנקודת הזמן הסופית. הסיבה לכך היא שלכל רקמה היו פרופילי שומן ושרירים שונים, וכתוצאה מכך קצב איסוף נוזלים שונה, מה שהופך את איסוף הנוזלים הכולל לשימושי יותר לניתוח מאשר איסוף נוזלים לפי נקודות זמן.

מטרת המחקר הייתה לפתח מודל ספסל עבור NPWT המשתמש באנלוגי רקמות ולהשתמש במודל כדי לחקור את התאימות של חומרי חבישת פצעים עם מכונה לטיפול בפצעים בלחץ שלילי. המודל שימש כדי לחקור אם מכונת ה-NPWT הצליחה לשמור על לחץ לאורך זמן בתוספת מכשיר לטיפול בפצעים. המודל שימש גם כדי לקבוע אם הלחץ שנוצר והנוזל שנאסף על ידי מכונת NPWT בנוכחות מכשיר לטיפול בפצעים היו שונים בהשוואה להיעדר המכשיר.

הממוצע ± לחצי סטיית התקן חושבו בכל נקודת זמן במהלך מבחן 72 השעות עבור כל קבוצת ביקורת וקבוצת ניסוי. עבור כל קבוצה, קריאות לחץ הושוו כדי לקבוע אם היו ירידות לחץ או עליות לחץ לאורך זמן. עבור כל ארבעת תנאי הבדיקה בלחץ מקסימלי ומינימלי ועבור קבוצות הביקורת והניסוי, לא היה שינוי סטטיסטי בלחץ במהלך תקופת הבדיקה של 72 שעות (p > 0.7). מכיוון שלא נצפתה ירידת לחץ באף קבוצה במהלך תקופת הבדיקה של 72 שעות, תוספת קרום הצ'יטוזן לא השפיעה על ביצועי משאבת הוואקום במהלך הבדיקה.

בלחץ מקסימלי (איור 4), לא נראה הבדל בין קריאות הלחץ מקבוצת הביקורת לקבוצת הניסוי עבור תנאי הבדיקה הרציפים, אך היה הבדל עבור תנאי הבדיקה לסירוגין. עבור תנאי הבדיקה הרציפה, קבוצת הניסוי הראתה קריאות לחץ דומות (-169.6 מ"מ כספית ± 1.56 מ"מ כספית) בהשוואה לביקורת (-172.9 מ"מ כספית ± 2.18 מ"מ כספית) (p = 0.27).

בלחץ מינימלי (איור 5), נראה הבדל בין קריאות לחץ מקבוצת הביקורת לקבוצת הניסוי עבור תנאי הבדיקה הרציפה, אך לא היה הבדל בתנאי הבדיקה לסירוגין. עבור תנאי הבדיקה הרציפה, קבוצת הניסוי הראתה קריאות לחץ נמוכות יותר (-21.8 מ"מ כספית ± 0.7 מ"מ כספית) בהשוואה לקבוצת הביקורת (-27.1 מ"מ כספית ± 1.75 מ"מ כספית) (p = 6 x ^10-7). עבור תנאי הבדיקה לסירוגין, קבוצת הניסוי הראתה קריאות לחץ דומות (-20.6 מ"מ כספית ±-1.45 מ"מ כספית) בהשוואה לביקורת (-23.4 מ"מ כספית + 1.83 מ"מ כספית) (p = 0.29). איסוף הנוזלים נצפה דומה בכל הקבוצות (איור 6 ואיור 7).

הייתה שונות בקריאות הלחץ בין דגימות הבדיקה. השונות יוחסה בעיקר לכמות השומן שהייתה לכל רקמה ולמידת הקיבוע של הרקמה לפני הבדיקה ולא לחדר הבדיקה מכיוון שהיא נבדקה באופן שגרתי לאיתור דליפות, ואם זוהתה, הדליפה תוקנה לפני בדיקת הדגימה.

איור 1: סכמטי של מערך בדיקת NPWT. סכמטי המציג את מערך תכנון הבדיקה הכולל של מערכת הטיפול בפצעים בלחץ שלילי המשמשת בעבודה זו, כולל משאבת הוואקום, הצינורות, חבישת פצעים דביקה וקצף, חבישת פצעים נוספת ופגם בפצע. אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.

איור 2: תכן דגם שולחני NPWT. תמונה מייצגת של עיצוב קופסת הפלסטיק שנוצרה עבור דגם השולחן NPWT. אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.

איור 3: שלבים בהכנת דגימות והרכבת רכיבים לבדיקה. השלבים שננקטו לבדיקת הדגימה כגון הכנת דגימה, טעינת תא הבדיקה וההגדרה הכוללת. מערך תא הבדיקה בניסוי זה מראה שני מדדי לחץ: אחד מחובר על צידו לקריאת הלחץ (משמאל) ואחד המשמש כאל-כשל ולהסרה כדי להוסיף עוד נוזל לתא (מימין). תא הבדיקה מראה גם את מיקום הרקמה המלאה בקצף, חבישת פצעים וזרבובית ואקום המונחת מעל. אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.

איור 4: השוואות לחץ מקסימלי. הממוצע ± קריאות לחץ סטיית תקן עבור קבוצות ביקורת וניסוי (קבוצות 1-4, n = 3/קבוצה) בלחץ מקסימלי (-200 מ"מ כספית) למשך 72 שעות. הקו הכחול המקווקו והקו האפור המקווקו מראים את קבוצות הלחץ הרציפות. הקו הכתום המקווקו והקווים הצהובים המקווקווים והמנוקדים מראים את קבוצות הלחץ לסירוגין. קריאות הלחץ נמדדו בממוצע משלוש הדגימות בכל קבוצה בין 0 ל-72 שעות במרווחים של 12 שעות. אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.

איור 5: השוואות לחץ מינימליות. הממוצע ± קריאות לחץ סטיית תקן עבור קבוצות ביקורת וניסוי (קבוצות 5-8, n = 3/קבוצה) בלחץ מינימלי (-25 מ"מ כספית) למשך 72 שעות. הקו הכחול המקווקו והקו האפור המקווקו מראים את קבוצות הלחץ הרציפות. הקו הכתום המקווקו והקווים הצהובים המקווקווים והמנוקדים מראים את קבוצות הלחץ לסירוגין. קריאות הלחץ נמדדו בממוצע משלוש הדגימות בכל קבוצה בין 0 ל-72 שעות במרווחים של 12 שעות. אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.

איור 6: תמונות מייצגות של אוסף הנוזלים הסופי עבור קבוצות 1 עד 4. (א) תמונה מייצגת של איסוף הנוזלים לאחר 72 שעות עבור דגימת בקרה מקבוצה 1 תחת שאיבה רציפה בלחץ מרבי. (ב) תמונה מייצגת של איסוף הנוזלים לאחר 72 שעות עבור דגימת הבקרה מקבוצה 2 תחת יניקה לסירוגין בלחץ מרבי. (ג) תמונה מייצגת של איסוף הנוזלים לאחר 72 שעות עבור דגימת הבדיקה מקבוצה 3 תחת שאיבה רציפה בלחץ מרבי. (ד) תמונה מייצגת של איסוף הנוזלים לאחר 72 שעות עבור דגימת הבדיקה מקבוצה 4 תחת יניקה לסירוגין בלחץ מרבי. אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.

איור 7: תמונות מייצגות של אוסף הנוזלים הסופי עבור קבוצות 5 עד 8. (א) תמונה מייצגת של איסוף הנוזלים לאחר 72 שעות עבור דגימת הבקרה מקבוצה 5 תחת שאיבה רציפה בלחץ מינימלי. (ב) תמונה מייצגת של איסוף הנוזלים לאחר 72 שעות עבור דגימת הבקרה מקבוצה 6 תחת יניקה לסירוגין בלחץ מינימלי. (ג) תמונה מייצגת של איסוף הנוזלים לאחר 72 שעות עבור דגימת בדיקה מקבוצה 7 תחת שאיבה רציפה בלחץ מינימלי. (ד) תמונה מייצגת של איסוף הנוזלים לאחר 72 שעות עבור דגימת הבדיקה מקבוצה 8 תחת יניקה לסירוגין בלחץ מינימלי. אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.

טבלה 1: הריאגנטים הנדרשים להכנת נוזל הגוף המדומה ב-1 ליטר מים DI.

ישנם כמה דגמי ספסל עבור NPWT, אך יש להם מגבלות משמעותיות. לאבלוק ואחרים פיתחו מודל ממוחשב של FEA כדי לקבוע כיצד NPWT השפיע על אתרי חתך תפורים, אך לא לקח בחשבון חומרי חבישה נוספים לפצעים⁶. Rycerz et al. פיתחו מודלים מבוססי אגר כדי להעריך את התפלגות תמיסת ההחדרה לפצעים במהלך NPWT⁷. בעוד שהאגר סיפק מדיום להערכת התפלגות החומרים/צבעים המסיסים במים במודלים השונים, זהו חומר הומוגני פשוט שאינו משכפל את המבנה ההטרוגני המורכב של פצעים הכוללים רקמות שריר ושומן הנתונים ל-NPWT. כמו כן, בדיקות אלו בוצעו לפרקי זמן קצרים יחסית של עד 3.5 שעות, בעוד שבתנאים קליניים, מקובל שהשואב יהיה דולק במשך 48-72 שעות לפני החלפת חבישת הפצע³. לחלופין, in vivo, ניתן להשתמש במודלים של חזירים אך הם יקרים ודורשים תהליכי פיקוח ואישור מיוחדים לפני השימוש⁷. לא קיימים מודלים עדכניים המשתמשים בהרכב ומבנים ריאליסטיים של רקמות כדי להעריך את איסוף הנוזלים והלחצים בתוך מיטת הפצע ביחס למשאבת הוואקום בתנאי ניסוי שונים.

כדי להתמודד עם מגבלה זו, תוכנן ונבנה דגם ספסל כדי להיות מסוגל לקרוא לחץ לאורך תקופה של 72 שעות מתוך פגם הפצע כדי לראות כמה לחץ מופעל על הפצע ביחס לקריאת משאבת הוואקום. זה הושג על ידי שימוש במד הלחץ המחובר לצינור הלחץ שעבר באמצע הקצף. כדי לחדש את הנוזל במיכל במהלך הבדיקה ולא להשפיע על הוואקום, נוסף מד לחץ שני, אותו ניתן היה להסיר לצורך פיפטינג בנוזל נוסף. מד הלחץ השני הזה פעל גם כאל-כשל מכיוון שהוא אמור לקרוא אפס, ואם לא, אז תא הבדיקה היה בלחץ במקום דגימת הרקמה, מה שיהפוך את הבדיקה לבלתי חוקית. נושא נוסף שהמערכת טיפלה בו היה לוודא שיש מספיק חותם על הדגימה; זה הושג על ידי הנחת חתיכת קצף מתחת לדגימה כדי להרים אותה כך שכאשר מכסה תא הבדיקה היה סגור, הרקמה נדחפה כלפי מטה מספיק כדי לסגור את החדר מבלי שיהיה מקום נוסף.

בטן החזיר שימשה כדי לענות על הצורך באנלוגי של רקמת פצע. בטן חזיר, שמגיעה מהצד התחתון של בטן החזיר, שימשה מכיוון שיש לה שכבות שומן ושרירים, המחקות את רקמות השריר והשומן האנושיות המורכבות ומדמות טוב יותר את מאפייני רקמת הפצע. בנוסף, בטן חזיר מתקבלת בקלות בזול, ויש צורך במניפולציה מינימלית בלבד כדי להסיר מלחי ריפוי לפני השימוש. ההרכבים השונים של דגימות הרקמה ששימשו עשויים לגרום לחלק מהבדלי הלחץ שנראו בין הקבוצות. הרכבי שומן ורקמות שונים, או האופן שבו הקצף הונח ברקמה, עשויים להשפיע על הלחץ שהמכונה הצליחה למשוך. מבחינה קלינית, המטופלים יציגו גם וריאציות של שרירים, שומן ורקמות, כך שההבדלים הנראים עקב הרכב בטן החזיר עשויים לייצג את השונות באופן שבו המכשיר פועל אצל חולים.

עיצוב דגם שולחני זה מאפשר גם ליישומים חדשים עבור NPWT להיבדק במבחנה, מלחצים שונים ועד לחומרי חבישה שונים לפצעים. זה גם מאפשר לרשום לחץ מתוך מיטת הפצע שבה נמצא הקצף לעומת התבוננות רק בקריאות הלחץ ממשאבת הוואקום. זה מראה אם הלחץ המופעל מהמשאבה מופעל בתוך הפצע. המודל שנוצר במחקר זה מועיל מכיוון שהוא מאפשר להקליט איסוף נוזלים ולחץ ללא שימוש בסימולציות מחשב או בדיקות in vivo . באופן דומה, מודל ספסל זה הוא יתרון מכיוון שהוא מאפשר להסתכל על האופן שבו מכונת NPWT פועלת על רקמות שריר ושומן המחקות יותר את המצב הקליני במקום חומרים מבוססי אגר. דגם זה זול יותר מאשר בדיקות in vivo מכיוון שהוא אינו מצריך שימוש בבעלי חיים חיים, והוא נוצר מפריטים בעלות נמוכה.

מודל זה שימש להשוואת הלחצים שנוצרו והנוזלים שנאספו על ידי מכונת NPWT עם ובלי מכשיר מסחרי לטיפול בפצעי צ'יטוזן. מכונת ה-NPWT הצליחה לשמור על לחצים לאורך תקופה של 72 שעות בנוכחות או בהיעדר מכשיר צ'יטוזן מתקדם לטיפול בפצעים. כאשר נעשה שימוש במכונת NPWT עם או בלי מכשיר הטיפול בפצעים, לא היו או רק הבדלים קטנים בקריאות הלחץ בין קבוצות הבקרה (ללא מכשיר לטיפול בפצעים) והבדיקה (עם מכשיר לטיפול בפצעים) במשך תקופה של 72 שעות בתנאי בדיקת הלחץ המקסימלי והמינימלי. עם זאת, לא היו הבדלים באיסוף הנוזלים בין ממברנות הביקורת והבדיקה בין קבוצות הטיפול.

שלבים מסוימים בפרוטוקול היו קריטיים כדי להבטיח שקריאות איסוף הלחץ והנוזלים יהיו מדויקות עבור כל דגימה. השלבים החשובים ביותר בתהליך הבדיקה נמצאו בשלב 1. כדי להבטיח קריאות לחץ מדויקות, תיבת הבדיקה שנוצרה הייתה צריכה להראות שאין דליפות; אחרת, מדי הלחץ לא יפעלו כראוי. שלבים קריטיים אחרים בתהליך זה כוללים את שלבים 2.2 ו-3.1. שלב 2.2 היה קריטי מכיוון שפגם הפצע היה צריך להיות עמוק מספיק כדי לחדור דרך שכבת השומן הסופית בדגימה, והרקמה הייתה צריכה להיות מאוחסנת לאיסוף נוזלים. שלב 3.1 היה קריטי מכיוון שהיה צורך למלא את הפגם בקצף נקבוביות פתוחות. הקצף חייב למלא את כל פגם הפצע ולהתאים היטב; אחרת, זה לא ייצור אטימה נכונה עם הוואקום, מה שגורם לבעיות קריאת לחץ. שלב 3.4 היה קריטי מכיוון שחבישת פצע הדבק הייתה צריכה לכסות את כל הדגימה. אם חבישת הפצע הדביק לא כיסתה את כל הדגימה, עלולות להיות דליפות לחץ בתוך תא הבדיקה.

מגבלה של עבודה זו היא שאין מודל דומה להשוואה. שכפול ושימוש במודל על ידי אחרים יעזרו לאשר את התועלת של המודל. מגבלה נוספת של דגם זה היא הפוטנציאל לדליפות אוויר על ידי חיבור צינור הלחץ למד הלחץ. דרך טובה יותר למזער את הסיכונים לדליפות אוויר על ידי שימוש בגישת חיבור אחרת יכולה להיות מועילה במחקרים עתידיים.

דגם ספסל זה היה נחוץ עבור NPWT כדי שניתן יהיה לבדוק תאימות של חומר חדש על ידי בחינת איסוף נוזלים ויצירת לחץ כדי להבטיח שחבישת הפצע הנוספת לא תשנה את ביצועי מערכת ה-NPWT. למודל שנוצר יש יישומים פוטנציאליים רבים ב-NPWT. הוא עשוי לשמש לבדיקת חומרי חבישת פצעים שונים ואפשרויות אספקת תרופות מקומיות בחומרי חבישת פצעים. ניתן ליצור ולבדוק מספר סוגים של פצעים באמצעות מודל זה, כגון פצעי חתך, מנהור או כוויות. עבור סוגי הפצעים השונים, ניתן לבחון את איסוף הלחץ והנוזלים כדי לקבוע את הגדרות ה-NPWT האופטימליות. מודל זה גם פותח דרכים אחרות להחליט כיצד לבדוק NPWT בדגימות עור, בעוד שבעבר, מודלים הוגבלו בעיקר לחומרים אחרים או לבדיקות מדומות. לסיכום, דגם הספסל המעוצב הצליח להעריך בהצלחה את הלחצים בתוך מיטת פצע עבור חבישות פצעים כדי לקבוע אם הם תואמים למערכת NPWT.

בסך הכל, נראה כי המכשיר לטיפול בפצעי צ'יטוזן שנבדק לא מעכב לחץ או איסוף נוזלים במערכת NPWT עבור התנאים שנבדקו. בעבודה זו, פותח מודל ספסל כדי להתגבר על המגבלות של מודלים שולחניים נוכחיים על ידי מתן אפשרות לבדיקה לאורך פרקי זמן ממושכים, שימוש באנלוגי רקמות, ויכולת להתאים לשימוש בחומרי חבישת פצעים.

עבודה זו נתמכה על ידי מענק מ-Bionova Medical, Inc. (Germantown, TN).

מחקר זה התאפשר בעזרת המחלקה להנדסה ביו-רפואית באוניברסיטת ממפיס ו-Bionova Medical.