Summary
Hemodiyaliz (HD) hastalarında bölgesel oksijen satürasyonunu (rSO2) ölçmek için yakın kızılötesi spektroskopi monitörü kullanarak bir protokol sunuyoruz. rSO2 değeri doku oksijenasyonunun bir indeksidir. Bu noninvaziv ve gerçek zamanlı izleme, HD sırasında organ oksijenasyonundaki değişiklikleri doğrulamak için yararlı olabilir.
Abstract
Yakın kızılötesi spektroskopi (NIRS) son zamanlarda kardiyovasküler ve beyin cerrahisi, yenidoğan monitörizasyonu ve hastane öncesi tıp gibi klinik ortamlarda doku oksijenasyonunun bir belirteci olan bölgesel oksijen doygunluğunu (rSO2) ölçmek için bir araç olarak uygulanmaktadır. NIRS izleme cihazları gerçek zamanlı ve noninvazivdir ve esas olarak bir operasyon veya yoğun bakım sırasında kritik hastalarda serebral oksijenasyonu değerlendirmek için kullanılmıştır. Şimdiye kadar, hemodiyaliz (HD) dahil olmak üzere kronik böbrek hastalığı (KBH) olan hastalarda NIRS monitörizasyonunun kullanımı sınırlı kalmıştır; bu nedenle HD sırasında bazı organlarda rSO2 değerlerini araştırdık. rSO 2 değerlerini, 2 dalga boyunda yakın kızılötesi ışık ileten bir NIRS cihazı kullanarak izledik. HD hastaları, sırasıyla beyin, karaciğer ve alt bacak kaslarında rSO 2'yi değerlendirmek için alınlara, sağ hipokondriyuma ve alt bacaklara bağlı rSO2 ölçüm sensörleri ile sırtüstü pozisyona yerleştirildi. NIRS monitörizasyonu, HBH sırasında organ oksijenasyonundaki değişiklikleri veya KBH hastalarında doku oksijenasyonunu etkileyen faktörleri açıklığa kavuşturmak için yeni bir yaklaşım olabilir. Bu makalede, HD hastalarında uygulanan rSO2 ile temsil edilen doku oksijenasyonunu ölçmek için bir protokol açıklanmaktadır.
Introduction
Yakın kızılötesi spektroskopi (NIRS), doku oksijenasyonunun bir belirteci olan bölgesel oksijen doygunluğunu, özellikle de çeşitli klinik ortamlarda serebral oksijenasyonu değerlendirmek için kullanılmıştır 1,2,3 ve son zamanlarda hemodiyaliz (HD) (HD) 4,5,6,7,8,9,10 uygulanan hastalara uygulanmıştır. 11. Serebral rSO2'nin HD geçiren veya diyaliz edilmemiş kronik böbrek hastalığı (KBH) olan hastalarda bilişsel fonksiyonla ilişkili olduğu bildirilmektedir11,12. Bununla birlikte, şimdiye kadar, KBH'lı hastalarda NIRS monitörizasyonunun kullanımı sınırlı kalmıştır.
NIRS monitörizasyonu gerçek zamanlı ve noninvaziv olduğundan, HD uygulanan hastalarda bir izleme cihazı olarak yararlılığını değerlendirdik. NIRS esas olarak serebral rSO 2'yi ölçmek için kullanılmasına rağmen, HD sırasında diğer organlardaki rSO 2 değerlerini de araştırdık. Özellikle, rSO 2 ölçüm sensörleri, sırasıyla beyin, karaciğer ve alt kaslardaki rSO 2'yi değerlendirmek için alına, sağ hipokondriyuma ve alt bacaklara bağlandı. Sonuçlar, NIRS izlemesinin, HBH sırasında organ oksijenasyonundaki değişiklikleri veya KBH hastalarında doku oksijenasyonunu etkileyen faktörleri açıklığa kavuşturmak için yeni bir yaklaşım olabileceğini göstermiştir.
Bugüne kadar klinik ortamlarda HD, kan hacmi monitörizasyonu, santral venöz oksijen satürasyonu, torasik kabul ve elektronik stetoskop eşliğinde tahmini kan basıncı (BP) sırasında sürekli monitörizasyon gerçekleştirilmiştir13,14,15; Bununla birlikte, hipotansiyonun tahmini veya cihazların yaygın kullanımı için sınırlamalar vardır. Buna karşılık, buradaki yeni noninvaziv yaklaşım, bireysel organlardaki intradiyalitik oksijen dinamikleri hakkında gerçek zamanlı bilgi sağlayabilir. Bu nedenle, bu izleme yöntemi, intradiyalitik hipotansiyonun erken evrelerinde geçici organ iskemisinin saptanmasına izin verebilir ve ayrıca HD'nin güvenli performansına izin verebilir. Bu makalede, HD uygulanan hastalarda uygulandığı gibi, rSO2 ile temsil edilen doku oksijenasyonunu ölçmek için bir protokol açıklanmaktadır.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Tüm katılımcılar yazılı bilgilendirilmiş onam verdi. Çalışma, Japonya Jichi Tıp Üniversitesi, Saitama Tıp Merkezi Kurumsal İnceleme Kurulu tarafından onaylanmıştır (RIN 15-104).
1. rSO2'nin izlenmesi için cihaz
- Doku oksijenasyonunu ölçmek için bir NIRS cihazı hazırlayın. Bu cihaz dört kanala sahiptir ve aynı anda dört organa kadar ölçüm yapabilir.
- NIRS izleme için bir ölçüm sensörü hazırlayın, her organdaki rSO2 değerlerini, iki dalga boyundaki bağlantıda yakın kızılötesi ışık ileterek değerlendirin.
2. Ölçüm sensörünün takılması
- Her hastanın HD'den önce en az 5 dakika sırtüstü pozisyonda dinlenmesine izin verin.
- Sırasıyla beyin, karaciğer ve alt bacak kaslarındaki rSO2'yi değerlendirmek için alnına, sağ hipokondriyuma ve alt bacaklara ölçüm sensörleri takın.
- Serebral oksijenasyonun izlenmesi
- Ölçüm sensörlerini baskın yarımkürenin alnına takın.
- Hepatik oksijenasyonun izlenmesi
- Vücut yüzeyinden hastaların karaciğerine derinliği ölçmek için ekografi hazırlayın. Bu ölçümün vücut yüzeyinden 20-30 mm uzakta olduğunu onaylayın. Ardından, ölçüm sensörlerini sağ hipokondriyuma takın.
NOT: Bu cihazda rSO2 değerleri vücut yüzeyinden 20–30 mm derinlikteki dokuda elde edilmelidir. Bazı durumlarda, karaciğer kalın deri altı yağının varlığı nedeniyle vücut yüzeyinden 30 mm'den daha fazla bir mesafede bulunabilir.
- Vücut yüzeyinden hastaların karaciğerine derinliği ölçmek için ekografi hazırlayın. Bu ölçümün vücut yüzeyinden 20-30 mm uzakta olduğunu onaylayın. Ardından, ölçüm sensörlerini sağ hipokondriyuma takın.
- Kas oksijenasyonunun izlenmesi
- Ölçüm sensörlerini sağ veya iki taraflı alt bacaklara takın.
- Sensör bağlantısı ve cihaza güç sağlama
- Her sensörü cihazdaki uçlara bağlayın. Ardından, cihazı açın ve oksijenlenmeyi ölçmeye başlayın.
3. Diyaliz şantının delinmesi ve izlemeye başlanması
- Diyaliz şantının delinmesi
- HD tedavisine başlamak için hastaların diyaliz şantını delin. Şu anda, diyaliz makinesi ile donatılmış dijital bir kan basıncı monitörü kullanarak BP'yi ölçün ve şırıngalar kullanarak kan örnekleri toplayın.
- İzlemeye başlayın
- HD tedavisine başladıktan sonra, üç organın doku oksijenasyonunu izlemeye başlayın: beyin, karaciğer ve alt bacak kası.
- HD sırasında rSO2'nin izlenmesi
- Her organın rSO2 değerlerindeki değişiklikleri gözlemleyin ve kalp atış hızı, venöz basınç ve kan hacmi dahil olmak üzere HD tedavisi sırasında yapılan olağan izlemeye ek olarak BP'yi düzenli olarak ölçün. Bağlantı alanını ve sensörler ile uçlar arasındaki bağlantıyı onaylayın.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
HD öncesi serebral rSO 2 değerleri sağlıklı deneklerden, diabetes mellituslu (DM) HD hastalarda serebral rSO2 ise DM'siz HD hastalarına göre daha düşüktü (Şekil 1)16. Ayrıca, HD sırasında BP azalması olmaksızın doku oksijenasyonu devam etse de, intradiyalitik hipotansiyona bağlı olarak serebral ve hepatik rSO 2'de tesadüfen değişiklikler gözlemledik (Şekil 2). Sürekli izleme nedeniyle, doku oksijenasyonundaki değişiklikler, aralıklı olarak izlenen BP'ye göre daha hızlı gözlenmiştir. veriler, standart hata ± aracı olarak ifade edilmiştir. Üç grubu karşılaştırmak için eşlenmemiş değerler için varyans analizi kullanıldı.
Şekil 1: Diabetes mellituslu HD hastalar (n=27), diabetes mellitussuz HD hastalar (n=27) ve sağlıklı denekler (n=28 ) arasında HD'den önce serebral rSO 2'nin karşılaştırılması. Hastaların ortalama yaşı 67.7 ve 1.2 yıl olan 38 erkek ve 16 kadın± HD süresi 6.5 ± 1.9 yıl idi. Kronik böbrek hastalığının nedenleri DM (27 hasta), kronik glomerülonefrit (14 hasta), nefroskleroz (4 hasta), polikistik böbrek hastalığı (4 hasta) ve diğer (5 hasta) idi. Hata çubukları standart hatayı gösterir. Veriler temel alındı ve rakam önceki bir rapor16'dan değiştirildi. DM; diabetes mellitus, HD; hemodiyaliz, rSO2; bölgesel oksijen doygunluğu. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 2: Akut intradiyalitik hipotansiyonu olan bir hastada serebral ve hepatik rSO2'deki değişiklikler. BP; kan basıncı, hr; saat, rSO2; bölgesel oksijen doygunluğu, UFR; ultrafiltrasyon hızı. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
NIRS monitörizasyonu esas olarak serebral rSO2'yi, özellikle ekstrakorporeal dolaşım gerektiren kardiyovasküler veya serebrovasküler ameliyatlarda değerlendirmek için kullanılmıştır. HD tedavisi de dahil olmak üzere ekstrakorporeal dolaşım sırasında, bazı organlar göreceli iskemi7,17,18; Bununla birlikte, doku oksijenasyonunun düşük olup olmadığı belirsizliğini korumaktadır. HD sırasında kas krampları veya karın ağrısı, organ hipoperfüzyonu yoluyla intradiyalitik hipotansiyonun prodromal semptomlarından biri olabilir. Bununla birlikte, HD tedavisinde, şu anda doku oksijenasyonunun gerçek zamanlı değerlendirilmesi için bir yöntem yoktur. Bu nedenle, yukarıda açıklanan protokolü kullanarak organ oksijenasyonunu değerlendirmek için bu izleme cihazını kullanmaya odaklandık. Bu protokol HD hastaları için noninvazivdir ve doku oksijenasyonundaki değişiklikleri gerçek zamanlı olarak doğrulamak için yararlıdır.
Şekil 1'de gösterildiği gibi, DM'li HD hastalarda serebral rSO2, DM'si olmayan hastalardan daha düşüktü. Ayrıca, daha yüksek vasküler kalsifikasyon düşük serebral oksijenasyon ile ilişkiliydi19. Bu nedenle, mikro ve makro-vasküler bozukluklar serebral oksijenasyonun bozulması ile ilişkili olabilir. Ayrıca, serebral rSO2, HD hastalarında 60-150 mmHg içinde nispeten sabit tutuldu4. Bununla birlikte, intradiyalitik hipotansiyonda, BP'deki akut bir azalma organ oksijenasyonunda değişikliklere yol açabilir (Şekil 2). Bu protokol ile rSO2 değerlerindeki değişiklikleri gözlemlemeden önce, HD sırasında doku oksijenasyonunun etkisini doğrulayamadık. Sürekli arteriyel basınç monitörizasyonunun yanı sıra, BP genellikle aralıklı olarak değerlendirilir. Buna karşılık, NIRS tarafından sürekli izleme, HD sırasında BP'deki değişikliklerle tespit edilmeden önce organ oksijenasyonundaki değişiklikleri tespit edebilir. Böylece, BP'nin düştüğünü doğrulamadan önce hipoksi durumunu gözlemleyebiliriz. BP'deki değişikliklere ek olarak, kan transfüzyonu, düşük yoğunluklu lipoprotein aferezi ve ultrafiltrasyon, alt bacakların rSO 2'si20,21,22 gibi organ oksijenasyonunda değişikliklere neden olabilir. Bu nedenle HD sırasında organ oksijenasyonundaki akut değişikliklere dikkat etmeliyiz.
Bu protokolün birkaç sınırlaması vardır. İlk olarak, serebral rSO2 sadece alından ölçülebilir; ancak bu değerlendirmeyi arka beyin dolaşımında yapmak zordur. Ölçüm sensörleri bir sızdırmazlık tipi olduğundan, sensörleri saça sabitlenebilir. Daha sonra, hepatik rSO2'nin ölçümü, deri altı yağ kalınlığının doğrulanmasını gerektirir. Obezitesi olan hastalarda, ölçülen rSO2 doğru olmayabilir, çünkü yakın kızılötesi ışıklar hedef organlara ulaşamadı. Üçüncüsü, rSO2 değerleri vücut hareketinden veya pozisyonundan (yani, sırtüstü ve oturma pozisyonlarından) etkilenebilir. Bu nedenle, HD sırasında, hastalar yataklarındayken ve mümkün olduğunca aynı pozisyonda ölçülmelidir.
Ayrıca, bu protokolde ölçülen rSO2 değerleri, venöz (% 70-80), kılcal damar (% 5) ve arteriyel (% 20-25) kanda doku oksijenasyonunu yansıtan karışık venöz doygunluğu temsil eder23. Bu nedenle, rSO2 değerlerindeki değişiklikler, perkütan oksijen doygunluğundaki 24,25'teki değişikliklere paralel olmak zorunda değildir. Bu nedenle, ölçülen rSO2 değerleri dikkatlice yorumlanmalıdır. Ayrıca, NIRS izleme cihazı mevcutsa, bu protokolün uygulanması kolaydır ve hastalar için noninvazivdir. Bu nedenle, bu yöntem geniş çapta genel çok yönlülük sağlayacaktır. Bu NIRS monitörünün gelecekte diyaliz monitörü olarak diyaliz makineleri ile donatılacağını umuyoruz.
Sonuç olarak, HD uygulanan hastalarda NIRS ile doku oksijenasyonunun ölçülmesi için bir protokol tanımladık. HD sırasındaki bu izleme, HD tedavisinden etkilenen doku oksijenasyonundaki değişikliklerle ilgili yeni bulgular sağlayabilir.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Çıkar çatışması yok.
Acknowledgments
Jichi Tıp Üniversitesi Saitama Tıp Merkezi'ndeki diyaliz personeline ve nefroloji bölümü üyelerine teşekkür ederiz. İngilizce dil düzenlemesi için Editage'a (www.editage.com) teşekkür ederiz.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| DBB-100NX | Nikkiso | DBB-100NX | Dialysis machine |
| INVOS 5100c | Covidien Japan | INVOSTM 5100c | tissue oxygenation device |
| SOMASENSER | Covidien Japan | CV-SAFB-SM/INTL | NIRS sensor |
References
- Nishiyama, K., et al. Regional cerebral oxygen saturation monitoring for predicting interventional outcomes in patients following out-of-hospital cardiac arrest of presumed cardiac cause: A prospective, observational, multicentre study. Resuscitation. 96, 135-141 (2015).
- Kobayashi, K., et al. Factors associated with a low initial cerebral oxygen saturation value in patients undergoing cardiac surgery. Journal of Artificial Organs. 20 (2), 110-116 (2017).
- Cruz, S. M., et al. A novel multimodal computational system using near-infrared spectroscopy predicts the need for ECMO initiation in neonates with congenital diaphragmatic hernia. Journal of Pediatric Surgery. 53 (1), 152-158 (2018).
- MacEwen, C., Sutherland, S., Daly, J., Pugh, C., Tarassenko, L. Relationship between Hypotension and Cerebral Ischemia during Hemodialysis. Journal of the American Socociety of Nephrology. 28 (8), 2511-2520 (2017).
- Polinder-Bos, H. A., et al. Changes in cerebral oxygenation and cerebral blood flow during hemodialysis - A simultaneous near-infrared spectroscopy and positron emission tomography study. Journal of Cerebral Blood Flow & Metablism. 40 (2), 328-340 (2020).
- Ookawara, S., et al. Differences in tissue oxygenation and changes in total hemoglobin signal strength in the brain, liver, and lower-limb muscle during hemodialysis. Journal of Artificial Organs. 21 (1), 86-93 (2018).
- Malik, J., et al. Tissue ischemia worsens during hemodialysis in end-stage renal disease patients. The Journal of Vascular Access. 18 (1), 47-51 (2017).
- Ito, K., et al. Cerebral oxygenation improvement is associated with hemoglobin increase after hemodialysis initiation. TheInternational Journal of Artificial Organs. , (2020).
- Valerianova, A., et al. Factors responsible for cerebral hypoxia in hemodialysis population. Physiological Research. 68 (4), 651-658 (2019).
- Ookawara, S., et al. Associations of cerebral oxygenation with hemoglobin levels evaluated by near-infrared spectroscopy in hemodialysis patients. PLoS One. 15 (8), 0236720 (2020).
- Kovarova, L., et al. Low Cerebral Oxygenation Is Associated with Cognitive Impairment in Chronic Hemodialysis Patients. Nephron. 139 (2), 113-119 (2018).
- Miyazawa, H., et al. Association of cerebral oxygenation with estimated glomerular filtration rate and cognitive function in chronic kidney disease patients without dialysis therapy. PLoS One. 13 (6), 0199366 (2018).
- Locatelli, F., et al. Haemodialysis with on-line monitoring equipment: tools or toys. Nephrology Dialysis Transplantation. 20 (1), 22-33 (2005).
- Cordtz, J., Olde, B., Solem, K., Ladefoged, S. D. Central venous oxygen saturation and thoracic admittance during dialysis: new approaches to hemodynamic monitoring. Hemodialysis International. 12 (3), 369-377 (2008).
- Kamijo, Y., et al. Continuous monitoring of blood pressure by analyzing the blood flow sound of arteriovenous fistula in hemodialysis patients. Clinical and Experimental Nephrology. 22 (3), 677-683 (2018).
- Ito, K., et al. Factors affecting cerebral oxygenation in hemodialysis patients: cerebral oxygenation associates with pH, hemodialysis duration, serum albumin concentration, and diabetes mellitus. PLoS One. 10 (2), 0117474 (2015).
- Imai, S., et al. Deterioration of Hepatic Oxygenation Precedes an Onset of Intradialytic Hypotension with Little Change in Blood Volume during Hemodialysis. Blood Purification. 45 (4), 345-346 (2018).
- Cho, A. R., Kwon, J. Y., Kim, C., Hong, J. M., Kang, C. Effect of sensor location on regional cerebral oxygen saturation measured by INVOS 5100 in on-pump cardiac surgery. Journal of Anesthesia. 31 (2), 178-184 (2017).
- Ito, K., et al. Deterioration of cerebral oxygenation by aortic arch calcification progression in patients undergoing hemodialysis: A cross-sectional study. BioMed Research International. , 2852514 (2017).
- Ito, K., et al. Blood transfusion during haemodialysis improves systemic tissue oxygenation: A case report. Nefrologia. 37 (4), 435-437 (2017).
- Ito, K., et al. Improvement of bilateral lower-limb muscle oxygenation by low-density lipoprotein apheresis in a patient with peripheral artery disease undergoing hemodialysis. Nefrologia. 39 (1), 90-92 (2019).
- Kitano, T., et al. Changes in tissue oxygenation in response to sudden intradialytic hypotension. Journal of Artificial Organs. 23 (2), 187-190 (2020).
- Lemmers, P. M. A., Toet, M. C., van Bel, F. Impact of patent ductus arteriosus and subsequent therapy with indomethacin on cerebral oxygenation in preterm infants. Pediatrics. 121, 142-147 (2008).
- Ito, K., et al. Sleep apnea syndrome caused lowering of cerebral oxygenation in a hemodialysis patient: a case report and literature review. Renal Replacement Therapy. 4, 54 (2018).
- Minato, S., et al. Continuous monitoring of changes in cerebral oxygenation during hemodialysis in a patient with acute congestive heart failure. Journal of Artificial Organs. , (2019).
