रक्तस्रावी सदमे के पोर्सिन मॉडल में नॉनइनवेसिव और इनवेसिव रीनल हाइपोक्सिया मॉनिटरिंग
Summary
यहां प्रस्तुत किया गया है मज्जा में गुर्दे के ऑक्सीकरण को मापने के लिए एक प्रोटोकॉल और रक्तस्रावी सदमे पोर्सिन मॉडल में गैर-आक्रामक मूत्र ऑक्सीजन आंशिक दबाव को तीव्र गुर्दे की चोट (एकेआई) के प्रारंभिक संकेतक के रूप में मूत्र ऑक्सीजन आंशिक दबाव स्थापित करने के लिए और एक नया पुनरुत्थान समापन बिंदु।
Abstract
आघात वाले 50% रोगियों में तीव्र गुर्दे की चोट (एकेआई) विकसित होती है, जो गंभीर रक्त हानि के बाद खराब गुर्दे के छिड़काव के कारण होती है। एकेआई का निदान वर्तमान में बेसलाइन से सीरम क्रिएटिनिन एकाग्रता में बदलाव या मूत्र उत्पादन में कमी की लंबी अवधि के आधार पर किया जाता है। दुर्भाग्य से, आघात वाले अधिकांश रोगियों में बेसलाइन सीरम क्रिएटिनिन एकाग्रता डेटा अनुपलब्ध है, और वर्तमान अनुमान विधियां गलत हैं। इसके अलावा, चोट के 24-48 घंटे बाद तक सीरम क्रिएटिनिन एकाग्रता नहीं बदल सकती है। अंत में, ओलिगुरिया को एकेआई का निदान करने के लिए न्यूनतम 6 घंटे तक जारी रहना चाहिए, जिससे यह प्रारंभिक निदान के लिए अव्यावहारिक हो जाता है। आज उपलब्ध एकेआई नैदानिक दृष्टिकोण आघात वाले रोगियों के पुनर्जीवन के दौरान जोखिम की भविष्यवाणी करने के लिए उपयोगी नहीं हैं। अध्ययनों से पता चलता है कि ऑक्सीजन का मूत्र आंशिक दबाव (पीयूओ2) गुर्दे के हाइपोक्सिया का आकलन करने के लिए उपयोगी हो सकता है। एक मॉनिटर जो मूत्र कैथेटर और मूत्र संग्रह बैग को जोड़ता है, पीयूओ2 को गैर-आक्रामक रूप से मापने के लिए विकसित किया गया था। डिवाइस में एक ऑप्टिकल ऑक्सीजन सेंसर शामिल है जो ल्यूमिनेसेंस शमन सिद्धांतों के आधार पर पीयूओ2 का अनुमान लगाता है। इसके अलावा, डिवाइस मूत्र प्रवाह और तापमान को मापता है, बाद में तापमान परिवर्तन के भ्रामक प्रभावों को समायोजित करने के लिए। मूत्र प्रवाह को कम मूत्र प्रवाह की अवधि के दौरान ऑक्सीजन प्रवेश के प्रभावों की भरपाई के लिए मापा जाता है। यह लेख नॉनइनवेसिव पुओ2, रीनल हाइपोक्सिया और एकेआई विकास के बीच संबंधों का अध्ययन करने के लिए रक्तस्रावी सदमे के एक पोर्सिन मॉडल का वर्णन करता है। मॉडल का एक प्रमुख तत्व एक ऑक्सीजन जांच के गुर्दे के मज्जा में अल्ट्रासाउंड-निर्देशित सर्जिकल प्लेसमेंट है, जो एक अनशीथऑप्टिकल माइक्रोफाइबर पर आधारित है। पीयूओ 2 को मूत्राशय में भी मापा जाएगा और गुर्दे और गैर-आक्रामक पीयूओ2 माप ों की तुलना की जाएगी। इस मॉडल का उपयोग पीयूओ 2 को एकेआई के शुरुआती मार्कर के रूप में परीक्षण करने के लिए किया जा सकता है और रक्तस्राव के बाद एक पुनरुत्थान समापन बिंदु के रूप में पीयूओ2 का आकलन किया जा सकता है जो प्रणालीगत ऑक्सीकरण के बजाय अंत-अंग का संकेत है।
Introduction
तीव्र गुर्दे की चोट (एकेआई) गहन देखभाल इकाई1 में भर्ती आघात के साथ 50% रोगियों को प्रभावित करती है। एकेआई विकसित करने वाले रोगियों में लंबे समय तक अस्पताल और गहन देखभाल इकाई की अवधि होती है और मृत्यु दर का तीन गुना अधिक जोखिमहोता है। वर्तमान में, एकेआई को आमतौर पर किडनी रोग सुधार वैश्विक परिणाम (केडीआईजीओ) दिशानिर्देशों द्वारा परिभाषित किया जाता है, जो बेसलाइन से सीरम क्रिएटिनिन एकाग्रता में परिवर्तन या लंबे समय तक ओलिगुरिया5 की अवधि पर आधारित होते हैं। आघात वाले अधिकांश रोगियों में बेसलाइन क्रिएटिनिन एकाग्रता डेटा अनुपलब्ध हैं, और अनुमान समीकरण अविश्वसनीय हैं और आघात6 वाले रोगियों में मान्य नहीं किए गए हैं। इसके अलावा, सीरम क्रिएटिनिन एकाग्रता चोट के कम से कम 24 घंटे बाद तक नहीं बदल सकती है, जिससे प्रारंभिक पहचान और हस्तक्षेप7 शामिल हैं। जबकि शोध से पता चलता है कि मूत्र उत्पादन सीरम क्रिएटिनिन एकाग्रता की तुलना में एकेआई का एक पूर्व संकेतक है, केडीआईजीओ मानदंड ों को कम से कम 6 घंटे के ओलिगुरिया की आवश्यकता होती है, जो चोटकी रोकथाम को लक्षित करने वाले हस्तक्षेपों को रोकता है। एकेआई को परिभाषित करने के लिए इष्टतम प्रति घंटा मूत्र उत्पादन सीमा और ओलिगुरिया की उचित अवधि पर भी बहस की जाती है, जो बीमारी के शुरुआती मार्कर के रूप में इसकी प्रभावशीलता को सीमित करती है 9,10. इस प्रकार, एकेआई के लिए वर्तमान नैदानिक उपाय आघात सेटिंग्स में उपयोगी नहीं हैं, एकेआई के विलंबित निदान का कारण बनते हैं, और एकेआई के विकास के लिए रोगी की जोखिम स्थिति के बारे में वास्तविक समय की जानकारी प्रदान नहीं करते हैं।
जबकि एक आघात सेटिंग में एकेआई का विकास जटिल है और संभवतः हाइपोवोलेमिया के कारण खराब गुर्दे के छिड़काव, वाहिकासंकीर्णन के कारण गुर्दे के रक्त प्रवाह में कमी, आघात से संबंधित सूजन, या इस्किमिया-रीपरफ्यूजन चोट जैसे कई कारणों से जुड़ा हुआ है, गुर्दे का हाइपोक्सिया एकेआई11,12 के अधिकांश रूपों में एक सामान्य कारक है। विशेष रूप से, गुर्दे का मज्जा क्षेत्र कम ऑक्सीजन वितरण और सोडियम पुन: अवशोषण से जुड़ी उच्च चयापचय गतिविधि के कारण आघात सेटिंग में ऑक्सीजन की मांग और आपूर्ति के बीच असंतुलन के लिए अतिसंवेदनशील होता है। इस प्रकार, यदि गुर्दे के मज्जा ऑक्सीकरण को मापना संभव था, तो एकेआई के विकास के लिए रोगी की जोखिम स्थिति की निगरानी करना संभव हो सकता है। हालांकि यह चिकित्सकीय रूप से संभव नहीं है, गुर्दे के आउटलेट पर ऑक्सीजन का मूत्र आंशिक दबाव (पीयूओ2) मज्जा ऊतक ऑक्सीकरण13,14 के साथ दृढ़ता से संबंधित है। अन्य अध्ययनों से पता चला है कि मूत्राशय पीयूओ 2 को मापना संभव है और यह उत्तेजनाओं के जवाब में बदलता है जो मज्जा ऑक्सीजन और गुर्दे की श्रोणि पीयूओ2 के स्तर को बदलता है, जैसे कि गुर्दे के रक्त प्रवाह में कमी15,16,17। इन अध्ययनों से पता चलता है कि पीयूओ2 अंत-अंग छिड़काव का संकेत दे सकता है और गुर्दे के कार्य पर आघात सेटिंग्स में हस्तक्षेप के प्रभाव की निगरानी के लिए उपयोगी हो सकता है।
पुओ 2 की निगरानी करने के लिए, एक नॉनइनवेसिव पीयूओ2 मॉनिटर विकसित किया गया था जो शरीर के बाहर मूत्र कैथेटर के अंत से आसानी से जुड़ सकता है। नॉनइनवेसिव पुओ2 मॉनिटर में तीन मुख्य घटक होते हैं: एक तापमान सेंसर, एक ल्यूमिनेसेंस शमन ऑक्सीजन सेंसर और एक थर्मल-आधारित प्रवाह सेंसर। चूंकि प्रत्येक ऑक्सीजन सेंसर ऑप्टिकल रूप से आधारित है और ल्यूमिनेसेंस और ऑक्सीजन एकाग्रता के बीच संबंधों को निर्धारित करने के लिए स्टर्न-वोल्मर संबंध पर निर्भर करता है, इसलिए तापमान में परिवर्तन के किसी भी संभावित भ्रामक प्रभाव को दूर करने के लिए एक तापमान सेंसर आवश्यक है। प्रवाह सेंसर मूत्र उत्पादन को निर्धारित करने और मूत्र प्रवाह की दिशा और परिमाण निर्धारित करने के लिए महत्वपूर्ण है। सभी तीन घटक पुरुष, महिला और टी-आकार के ल्यूर लॉक कनेक्टर और पॉली-विनाइल क्लोराइड (पीवीसी) लचीली टयूबिंग के संयोजन से जुड़े होते हैं। शंक्वाकार कनेक्टर के साथ अंत मूत्र कैथेटर के आउटलेट से जुड़ता है, और शंक्वाकार कनेक्टर पर टयूबिंग के साथ अंत मूत्र संग्रह बैग पर कनेक्टर पर स्लाइड को जोड़ता है।
मूत्राशय से दूर से मापने के बावजूद, एक हालिया अध्ययन से पता चला है कि कार्डियक सर्जरी के दौरान कम मूत्र पीयूओ2 एकेआई18,19 के विकास के बढ़ते जोखिम से जुड़ा हुआ है। इसी तरह, वर्तमान पशु मॉडल ने मुख्य रूप से कार्डियक सर्जरी और सेप्सिस 14,20,21,22 के दौरान एकेआई की शुरुआती पहचान पर ध्यान केंद्रित किया है। इस प्रकार, आघात की सेटिंग्स में इस उपन्यास उपकरण के उपयोग के बारे में प्रश्न बने हुए हैं। इस शोध का उद्देश्य पीयूओ2 को एकेआई के शुरुआती मार्कर के रूप में स्थापित करना है और आघात वाले रोगियों में एक पुनरुत्थान समापन बिंदु के रूप में इसके उपयोग की जांच करना है। यह पांडुलिपि रक्तस्रावी सदमे के एक पोर्सिन मॉडल का वर्णन करती है जिसमें गुर्दे के मज्जा में नॉनइनवेसिव पुओ 2 मॉनिटर, एक मूत्राशय पीयूओ2 सेंसर और एक ऊतक ऑक्सीजन सेंसर का प्लेसमेंट शामिल है। नॉनइनवेसिव मॉनिटर के डेटा की तुलना मूत्राशय पीयूओ2 और इनवेसिव ऊतक ऑक्सीजन माप से की जाएगी। नॉनइनवेसिव मॉनिटर में एक प्रवाह सेंसर भी शामिल है जो मूत्र प्रवाह दर और ऑक्सीजन प्रवेश के बीच संबंधों को समझने के लिए उपयोगी होगा, जो मूत्र पथ को पार करने के रूप में नॉनइनवेसिव पीयूओ2 से गुर्दे के मज्जा ऊतक ऑक्सीकरण का अनुमान लगाने की क्षमता को कम करता है। इसके अतिरिक्त, तीन ऑक्सीजन सेंसर के डेटा की तुलना प्रणालीगत महत्वपूर्ण संकेतों से की जाएगी, जैसे कि औसत धमनी दबाव। केंद्रीय परिकल्पना यह है कि नॉनइनवेसिव पीयूओ2 डेटा आक्रामक मज्जा ऑक्सीजन सामग्री के साथ दृढ़ता से सहसंबंधित होगा और पुनर्जीवन के दौरान मज्जा हाइपोक्सिया को प्रतिबिंबित करेगा। नॉनइनवेसिव पीयूओ2 निगरानी में पहले एकेआई की पहचान करके आघात से संबंधित परिणामों में सुधार करने की क्षमता है और रक्तस्राव के बाद एक नए पुनरुत्थान समापन बिंदु के रूप में कार्य करता है जो प्रणालीगत ऑक्सीकरण के बजाय अंत-अंग का संकेत है।
Protocol
Representative Results
Discussion
आघात वाले रोगियों में एकेआई एक आम जटिलता है, और वर्तमान में, गुर्दे के ऊतकों के ऑक्सीकरण के लिए कोई मान्य बेडसाइड मॉनिटर नहीं है, जो पहले एकेआई का पता लगाने और संभावित हस्तक्षेपों का मार्गदर्शन करने में…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
इस अनुदान में काम को ट्रांसलेशनल और क्लिनिकल स्टडीज पायलट प्रोग्राम और कांग्रेस द्वारा निर्देशित चिकित्सा अनुसंधान कार्यक्रमों (PR192745) के रक्षा विभाग कार्यालय के माध्यम से यूटा क्लिनिकल एंड ट्रांसलेशनल साइंस इंस्टीट्यूट विश्वविद्यालय द्वारा वित्त पोषित किया जाता है।
Materials
| 1/8" PVC tubing | Qosina | SKU: T4307 | Part of noninvasive PuO2 monitor |
| 3/16" PVC tubing | Qosina | SKU: T4310 | Part of noninvasive PuO2 monitor |
| 3/8" TPE tubing | Qosina | SKU: T2204 | Part of noninvasive PuO2 monitor |
| 3/32" (1), 1/8" (1), 5/32" (1) drill bit | Dewalt | N/A | For building noninvasive PuO2 monitor |
| Biocompatible Glue | Masterbond | EP30MED | Part of noninvasive PuO2 monitor |
| Bladder PuO2 sensor | Presens | DP-PSt3 | Oxygen dipping probe |
| Bladder oxygen measurement device | Presens | Fibox 4 | Stand-alone fiber optic oxygen meter |
| Chlorhexidine 4% scrub | Vetone | N/A | For scrubbing insertion or puncture sites |
| Conical connector with female luer lock | Qosina | SKU: 51500 | Part of noninvasive PuO2 monitor |
| Cuffed endotracheal tube | Vetone | 600508 | For sedating the subject and providing respiratory support |
| Euthanasia solution (pentobarbital sodium|pheyntoin sodium) | Vetone | 11168 | For euthanasia after completion of experiment |
| General purpose temperature probe, 400 series thermistor | Novamed | 10-1610-040 | Part of noninvasive PuO2 monitor |
| HotDog veterinary warming system | HotDog | V106 | For controlling subject temperature during experiment |
| Invasive tissue oxygen measurement device | Optronix | N/A | OxyLite™ oxygen monitors |
| Invasive tissue oxygen sensor | Optronix | NX-BF/OT/E | Oxygen/Temperature bare-fibre sensor |
| Isoflurane | Vetone | 501017 | To maintain sedation throughout the experiment |
| Isotonic crystalloid solution | HenrySchein | 1537930 or 1534612 | Used during resuscitation in the critical care period |
| Liquid flow sensor | Sensirion | LD20-2600B | Part of noninvasive PuO2 monitor |
| Male luer lock to barb connector | Qosina | SKU: 11549 | Part of noninvasive PuO2 monitor |
| Male to male luer connector | Qosina | SKU: 20024 | Part of noninvasive PuO2 monitor |
| Norepinephrine | HenrySchein | AIN00610 | Infusion during resuscitation |
| Noninvasive oxygen measurement device | Presens | EOM-O2-mini | Electro optical module transmitter for contactless oxygen measurements |
| Non-vented male luer lock cap | Qosina | SKU: 65418 | Part of noninvasive PuO2 monitor |
| O2 sensor stick | Presens | SST-PSt3-YOP | Part of noninvasive PuO2 monitor |
| PowerLab data acquisition platform | AD Instruments | N/A | For data collection |
| REBOA catheter | Certus Critical Care | N/A | Used in experimental protocol |
| Super Sheath arterial catheters (5 Fr, 7 Fr, 9 Fr) | Boston Scientific | C1894 | for intravascular access |
| Suture | Ethicon | C013D | For securing catheter to skin and closing incisions |
| T connector, all female luer locks | Qosina | SKU: 88214 | Part of noninvasive PuO2 monitor |
References
- Gomes, E., Antunes, R., Dias, C., Araújo, R., Costa-Pereira, A. Acute kidney injury in severe trauma assessed by RIFLE criteria: a common feature without implications on mortality. Scandinavian Journal of Trauma, Resuscitation and Emergency Medicine. 18, 1 (2010).
- Bihorac, A., et al. Incidence, clinical predictors, genomics, and outcome of acute kidney injury among trauma patients. Annals of Surgery. 252 (1), 158-165 (2010).
- Perkins, Z. B., et al. Trauma induced acute kidney injury. Plos One. 14 (1), 0211001 (2019).
- Lai, W. H., et al. Post-traumatic acute kidney injury: a cross-sectional study of trauma patients. Scandinavian Journal of Trauma, Resuscitation and Emergency Medicine. 24 (1), 136 (2016).
- Khwaja, A. KDIGO clinical practice guidelines for acute kidney injury. Nephron Clinical Practice. 120 (4), 179-184 (2012).
- Saour, M., et al. Assessment of modification of diet in renal disease equation to predict reference serum creatinine value in severe trauma patients: Lessons from an observational study of 775 cases. Annals of Surgery. 263 (4), 814-820 (2016).
- Ostermann, M., Joannidis, M. Acute kidney injury 2016: diagnosis and diagnostic workup. Critical Care. 20 (1), 299 (2016).
- Koeze, J., et al. Incidence, timing and outcome of AKI in critically ill patients varies with the definition used and the addition of urine output criteria. BMC Nephrology. 18 (1), 70 (2017).
- Ralib, A., Pickering, J. W., Shaw, G. M., Endre, Z. H. The urine output definition of acute kidney injury is too liberal. Critical Care. 17 (3), 112 (2013).
- Ostermann, M. Diagnosis of acute kidney injury: Kidney disease improving global outcomes criteria and beyond. Current Opinion Critical Care. 20 (6), 581-587 (2014).
- Harrois, A., Libert, N., Duranteau, J. Acute kidney injury in trauma patients. Current Opinion Critical Care. 23 (6), 447-456 (2017).
- Ow, C. P. C., Ngo, J. P., Ullah, M. M., Hilliard, L. M., Evans, R. G. Renal hypoxia in kidney disease: Cause or consequence. Acta Physiologica. 222 (4), 12999 (2018).
- Leonhardt, K. O., Landes, R. R., McCauley, R. T. Anatomy and physiology of intrarenal oxygen tension: Preliminary study of the effets of anesthetics. Anesthesiology. 26 (5), 648-658 (1965).
- Stafford-Smith, M., Grocott, H. P. Renal medullary hypoxia during experimental cardiopulmonary bypass: a pilot study. Perfusion. 20 (1), 53-58 (2005).
- Kitashiro, S., et al. Monitoring urine oxygen tension during acute change in cardiac output in dogs. Journal of Applied Physiology. 79 (1), 202-204 (1995).
- Sgouralis, I., et al. Bladder urine oxygen tension for assessing renal medullary oxygenation in rabbits: experimental and modeling studies. American Journal of Physiology. Regulatory, Integrative, and Comparative Physiology. 311 (3), 532-544 (2016).
- Kainuma, M., Kimura, N., Shimada, Y. Effect of acute changes in renal arterial blood flow on urine oxygen tension in dogs. Critical Care Medicine. 18 (3), 309-312 (1990).
- Zhu, M. Z. L., et al. Urinary hypoxia: an intraoperative marker of risk of cardiac surgery-associated acute kidney injury. Nephrology Dialysis Transplantation. 33 (12), 2191-2201 (2018).
- Silverton, N. A., et al. Noninvasive urine oxygen monitoring and the risk of acute kidney injury in cardiac surgery. Anesthesiology. 135 (3), 406-418 (2021).
- Lankadeva, Y. R., et al. Intrarenal and urinary oxygenation during norepinephrine resuscitation in ovine septic acute kidney injury. Kidney International. 90 (1), 100-108 (2016).
- Evans, R. G., et al. Renal hemodynamics and oxygenation during experimental cardiopulmonary bypass in sheep under total intravenous anesthesia. American Journal of Physiology. Regulatory, Integrative, and Comparative Physiology. 318 (2), 206-213 (2020).
- Sgouralis, I., Evans, R. G., Layton, A. T. Renal medullary and urinary oxygen tension during cardiopulmonary bypass in the rat. Mathematical Medicine and Biology. 34 (3), 313-333 (2017).
- Lankadeva, Y. R., Kosaka, J., Evans, R. G., Bellomo, R., May, C. N. Urinary oxygenation as a surrogate measure of medullary oxygenation during angiotensin II therapy in septic acute kidney injury. Critical Care Medicine. 46 (1), 41-48 (2018).
- Ngo, J. P., et al. Factors that confound the prediction of renal medullary oxygenation and risk of acute kidney injury from measurement of bladder urine oxygen tension. Acta Physiologica. 227 (1), 13294 (2019).
- Spahn, D. R., et al. The European guideline on management of major bleeding and coagulopathy following trauma: fifth edition. Critical Care. 23 (1), 98 (2019).
- Legrand, M., et al. Fluid resuscitation does not improve renal oxygenation during hemorrhagic shock in rats. Anesthesiology. 112 (1), 119-127 (2010).
- Badin, J., et al. Relation between mean arterial pressure and renal function in the early phase of shock: a prospective, explorative cohort study. Critical Care. 15 (3), 135 (2011).
- Ribeiro Junio, M. A. F., et al. The complications associated with resuscitative endovascular balloon occlusion of the aorta (REBOA). World Journal of Emergency Surgery. 13, 20 (2018).
