表皮下水分スキャナーの感度と精度のファントムテスト

Phantom testing of the sensitivity and precision of a sub-epidermal moisture scanner.

抄録

深部組織損傷（DTI）を含む褥瘡（PU）の大部分は予防可能であり、初期段階で発見されれば可逆的でさえあると言われています。褥瘡予防における最大の障壁の1つは、臨床医が従来、主観的で定性的な技術、特に日常的な目視による皮膚評価に頼っていたことで、褥瘡を予防したり、顕微鏡的な段階で検出するのではなく、既存のマクロ的な褥瘡を記録するだけになっていたことです。細胞障害の初期段階、つまりPUがまだミクロな状態の時には、影響を受けた組織内の細胞外液量が局所的に増加しており、これは表皮下水分（SEM）と呼ばれています。この新しい理解により、生物物理学的なSEMマーカーの局所的な変化を測定することで、組織の健康状態を効果的に調べることができるSEMスキャナー（BBI LLC, Bruin Biometrics社）という新しい技術が開発されました。本研究では，SEMスキャナの感度と精度を実験的に確認するために，制御された実験室条件下で試験を行い，一般的なPU開発シナリオをシミュレートしたヒトの踵と頭蓋骨/顔のファントムにおける微量（1mL）の水分量の変化を特定しました。いずれのファントムにおいても、局所的に水分量が増加すると、SEMの測定値が一貫して統計的に有意に上昇し、SEMスキャナが1mL程度の水分量の変化を検出できることが確認されました。また，ここで開発した単純化された理論的（数学的）SEMモデルと一致するように，含水量の変化はSEMデルタ値に一貫した影響を与える傾向があり，組織内置換液の含水量が1mL増加するごとに増加しました。

The majority of pressure ulcers (PUs) including deep tissue injuries (DTIs) are preventable, and even reversible if detected in their early phase. One of the greatest barriers in PU prevention is that clinicians traditionally depended on subjective and qualitative techniques, particularly routine visual skin assessments that would only document existing, macroscopic PUs/DTIs, rather than preventing them or detecting them at their microscopic phase. At the early phase of cell damage, when a forming PU is still microscopic, there is a local increase in extracellular fluid contents within affected tissues, which is called sub-epidermal moisture (SEM). This new understanding has led to an emerging technology, a SEM Scanner (BBI LLC, Bruin Biometrics) that has been designed to effectively examine the health status of tissues, by measuring local changes in the biophysical SEM marker. In the present work, the SEM Scanner was tested under controlled laboratory conditions to experimentally determine its sensitivity and precision in identifying small (1 mL) water content changes in phantoms of the human heel and skull/face, which simulated common PU development scenarios. In both phantom configurations, the locally increased water contents resulted in consistent, statistically significant elevated SEM readings, which confirms that the SEM Scanner is able to detect fluid content changes that are as small as 1 mL. In agreement with a simplified theoretical (mathematical) SEM model, which was also developed here, changes in water contents had a consistent trend of effect on SEM delta values, which increased with each 1 mL increment in intra-tissue-substitute water contents.