Meting van weefseloxygenatie met behulp van nabij-infraroodspectroscopie bij patiënten die hemodialyse ondergaan
2 oktober 2020
We presenteren een protocol om regionale zuurstofverzadiging (rSO2) te meten bij hemodialysepatiënten (HD) met behulp van een nabij-infrarood spectroscopiemonitor. De rSO2-waarde is een index van weefseloxygenatie. Deze niet-invasieve en real-time monitoring kan nuttig zijn voor het bevestigen van veranderingen in orgaanoxygenatie tijdens de ZvH.
Met behulp van deze methode kunnen we de zuurstofdynamiek van organen tijdens hemodialyse begrijpen. Voor de ontwikkeling van dit protocol konden we geen veranderingen in de regionale zuurstof van elk orgaan bevestigen. Deze eenvoudige techniek kan de regionale zuurstofverzadiging evalueren, non-invasief en in real-time.
Bij dialysepatiënten kan dergelijke monitoring intradyalitische hypertensie of lengte-ischemie detecteren tijdens HD. Dit neurosysteem is op verschillende gebieden gebruikt. Cardiovasculaire en cerebrovasculaire chirurgie, neonataal, intensieve zorg en prehospitale noodhulp. We hopen dat deze monitoring in de toekomst op andere gebieden zal worden toegepast.
Bijvoorbeeld, diagnose van cognitieve stoornissen. Begin met het voorbereiden van een apparatuur voor nabij-infraroodspectroscopie of NIRS voor het meten van weefseloxygenatie. Dit apparaat heeft vier kanalen en kan metingen uitvoeren in maximaal vier organen tegelijk.
Bovendien, bereid meetsensoren voor voor NIRS-bewaking om de regionale zuurstofverzadigingswaarden in elk orgaan te evalueren, door nabij-infraroodlicht uit te zenden bij twee golflengten van bevestiging. Laat de patiënt minstens vijf minuten in rugligging rusten voor hemodialyse. Bevestig vervolgens meetsensoren op het voorhoofd, het rechter hypochondrium en de onderbenen om de regionale zuurstofverzadiging in de hersenen, lever en onderbeenspieren te evalueren, respectievelijk.
Voor hersenregionale zuurstofverzadigingsmeting, bevestig de sensoren aan het voorhoofd van de dominante hemisfeer. Voor levermetingen, meet de diepte van de lever van de patiënt vanaf het lichaamsoppervlak en bevestig dat deze meting binnen 20 tot 30 millimeter ligt. Bevestig vervolgens de meetsensoren aan het rechter hypochondrium.
Om spieroxygenatie te bewaken, bevestig meetsensoren aan de rechter of bilaterale onderbenen. Sluit elke sensor aan op de aansluitdraden van het apparaat. Schakel vervolgens het apparaat in en begin met het meten van de oxygenatie.
Punct de dialyseshunt van de patiënt om hemodialysetherapie te starten. Meet de bloeddruk met behulp van een digitale bloeddrukmeter die is uitgerust met de dialysemachine en verzamel bloedmonsters met behulp van spuiten. Begin na het starten van de therapie met het bewaken van de weefseloxygenatie van de drie organen.
Naast de gebruikelijke bewaking die tijdens hemodialyse wordt uitgevoerd, observeer veranderingen in regionale zuurstofverzadigingswaarden van elk orgaan en meet regelmatig de bloeddruk. Bevestig het bevestigingsgebied en de verbinding tussen de sensoren en aansluitdraden. Cerebrale zuurstofverzadigingswaarden van hemodialysepatiënten vóór hemodialyse waren lager dan die van gezonde proefpersonen.
De verzadigingswaarden van hemodialysepatiënten met diabetes mellitus waren lager dan die van hemodialysepatiënten zonder diabetes. Hoewel weefseloxygenatie doorgaat zonder een daling van de bloeddruk tijdens hemodialyse, werden veranderingen in cerebrale en hepatische regionale zuurstofverzadiging door intradyalitische hypotensie waargenomen. Bij het toepassen van dit protocol is het belangrijk om de locatie van de meetsensoren samen te stellen en het sensorenregister toe te passen.
Het nieuwe systeem zelf is geen nieuwe techniek. De toepassing van dit bewakingssysteem op hemodialyse is echter een andere en het is erg nuttig om veranderingen in orgaanoxygenatie tijdens hemodialyse te evalueren.
Bekijk het volledige transcript en krijg toegang tot duizenden wetenschappelijke video's
Overzicht
Dit artikel presenteert een protocol voor het meten van de regionale zuurstofsaturatie (rSO2) bij hemodialysepatiënten met behulp van een nabij-infrarood spectroscopiemonitor. Deze niet-invasieve monitoringtechniek in realtime is waardevol voor het beoordelen van veranderingen in de oxygenatie van organen tijdens hemodialyse.
Belangrijkste studiecomponenten
Wetenschapsgebied
- Neurowetenschappen
- Nefrologie
- Monitoringtechnieken
Achtergrond
- Het begrijpen van de zuurstofdynamiek in organen tijdens hemodialyse is van cruciaal belang.
- Eerdere methoden maakten het niet mogelijk om veranderingen in regionale zuurstofgehaltes te bevestigen.
- Deze techniek is non-invasief en levert realtime gegevens.
- Potentiële toepassingen omvatten monitoring tijdens cardiovasculaire en cerebrovasculaire operaties.
Doel van de studie
- Het ontwikkelen van een protocol voor het evalueren van de regionale zuurstofsaturatie bij hemodialysepatiënten.
- Het verbeteren van de monitoringmogelijkheden tijdens hemodialyse.
- Het onderzoeken van het gebruik van deze monitoring in diverse medische vakgebieden.
Gebruikte methoden
- Monitoring via nabij-infraroodspectroscopie.
- Real-time beoordeling van de regionale zuurstofsaturatie.
- Toepassing in hemodialyse-omgevingen.
- Evaluatie van intradialytische hypertensie en ischemie.
Belangrijkste resultaten
- Succesvolle meting van rSO2 bij hemodialysepatiënten.
- Vermogen om veranderingen in de zuurstofvoorziening van organen te detecteren.
- Potentieel voor bredere toepassing in andere medische gebieden.
- Bijdrage aan het begrip van de zuurstofdynamiek in organen.
Conclusies
- Het protocol biedt een betrouwbare methode voor het monitoren van de zuurstofsaturatie.
- Het kan helpen bij het identificeren van complicaties tijdens hemodialyse.
- Toekomstige toepassingen kunnen worden uitgebreid naar diverse medische vakgebieden.
Veelgestelde vragen
Industriële Relevantie
Het monitoren van de weefseloxygenatie bij hemodialysepatiënten vult een kritiek gat in het begrip van orgaanspecifieke reacties op extracorporele therapie, waardoor mechanistische risicoreductie van hemodynamische interventies mogelijk wordt. Deze niet-invasieve real-time methode ondersteunt de validatie van doelwitten door fysiologische veranderingen te koppelen aan klinische uitkomsten zoals intradialytische hypotensie, waardoor het voorspellend vertrouwen in preklinische en vroege klinische modellen van nierziekten wordt verbeterd.
Strategische toepassingen in biofarmaceutisch R&D
Vroege ontdekking & doelwitvalidatie
- Wetenschappelijke waarde: Maakt onderzoek naar weefselspecifieke zuurstofdynamiek mogelijk om hemodynamische doelwitten in niersiekte-modellen te valideren.
- Operationele waarde: Biedt real-time, kwantitatieve rSO2 metingen voor functionele validatie van responsen op orgaanniveau tijdens therapiesimulaties.
Screening & Assay-ontwikkeling
- Wetenschappelijke waarde: Genereert gestandaardiseerde, reproduceerbare oxygenatiemetrieken over hersen-, lever- en spierweefsels voor normalisatie van assays.
- Operationele waarde: Faciliteert gemultiplexte orgaanmonitoring met behulp van een vierkanaals NIRS-apparaat, wat de doorvoer in preklinische screeningsworkflows verhoogt.
Translationeel & Preklinisch Onderzoek
- Wetenschappelijke waarde: Ondersteunt ziekte-relevante systeemmodellering door orgaanspecifieke veranderingen in oxygenatie vast te leggen tijdens gesimuleerde hemodialysecondities.
- Operationele waarde: Maakt longitudinale tracking van rSO2 mogelijk om de therapeutische impact op de weefseloxygenatie in CKD-modellen te beoordelen.
Integratie van Pipeline & Workflow
De methode past binnen het ontdekkingscontinuüm van targetvalidatie tot preklinische evaluatie en biedt een brug tussen fysiologische fenotypering en mechanistisch inzicht in modellen voor renale en cardiovasculaire aandoeningen.
- Ontdekkingsbiologie: Ondersteunt het testen van hypothesen over zuurstofleveringsmechanismen bij nierziekten door directe metingen van weefseloxygenatie te verschaft.
- Screening: Levert kwantitatieve real-time output die vergelijking van de effecten van verbindingen of interventies op de regionale zuurstofsaturatie mogelijk maakt.
- Analytica: Genereert rSO2-trends en drempelwaarden die helpen bij het stratificeren van hemodynamische reacties en informeren over go/no-go-beslissingen.
- Translationeel Onderzoek: Verbindt acute veranderingen in oxygenatie tijdens dialyse met chronische weefselbeschadigingspaden die relevant zijn voor de progressie van CKD.
- Bedrijfsbrede Hergebruik: Vestigt een herbruikbaar platform voor het monitoren van weefseloxygenatie over verschillende ziekteverloopmodellen, waardoor de behoefte aan redundante assay-ontwikkeling wordt verminderd.
Operationele & Zakelijke Impact
- Wetenschappelijke waarde: Vermindert mechanistische ambiguïteit in zuurstofgerelateerde paden door directe, orgaanspecifieke oxygenatiegegevens te leveren.
- Operationele waarde: Waarborgt standaardisatie en reproduceerbaarheid door vaste sensorplaatsing en NIRS-meting met twee golflengten.
- Strategische waarde: Verbetert go/no-go-beslissingen door hemodynamische risico's in een vroeg stadium te identificeren, waardoor het risico op falen in een laat stadium wordt verlaagd.
- Impact op portfolio: Maakt risico-gecorrigeerde prioritering van verbindingen mogelijk op basis van orgaanspecifieke oxygenatie-veiligheidsprofielen.
Overwegingen voor de implementatie
- Vereist expertise in de principes van nabij-infraroodspectroscopie en weefselspecifieke sensorplaatsing.
- Afhankelijk van NIRS-instrumentatie met multi-channel capaciteit en dual-wavelength transmissie.
- Necessiteert standaardisatie van aanhechtingsplaatsen (voorhoofd, rechter hypochondrium, onderbenen) en een protocol voor rugligging.
- Omvat validatie van de signaalkwaliteit en correctie voor weefseldiepte, met name voor hepatische metingen (20–30 mm diepte).
- Beperkt door signaalinterferentie door beweging, omgevingslicht of weefshelterogeniteit, die tijdens de monitoring gecontroleerd moet worden.
