출혈성 쇼크의 돼지 모델에서 비침습적 및 침습적 신장 저산소증 모니터링
Summary
여기에 제시된 프로토콜은 급성 신장 손상(AKI)의 초기 지표이자 새로운 소생적 종점으로서 소변 산소 분압을 설정하기 위해 출혈성 쇼크 돼지 모델에서 수질의 신장 산소 및 비침습적 소변 산소 분압을 측정하는 프로토콜입니다.
Abstract
외상 환자의 최대 50%가 급성 신장 손상(AKI)이 발생하는데, 이는 부분적으로 심각한 출혈 후 신장 관류 불량으로 인한 것입니다. AKI는 현재 기준선에서 혈청 크레아티닌 농도의 변화 또는 장기간의 소변량 감소에 따라 진단됩니다. 불행히도 기준선 혈청 크레아티닌 농도 데이터는 대부분의 외상 환자에서 사용할 수 없으며 현재 추정 방법은 정확하지 않습니다. 또한 혈청 크레아티닌 농도는 손상 후 24-48시간까지 변하지 않을 수 있습니다. 마지막으로, 핍뇨는 AKI를 진단하기 위해 최소 6시간 동안 지속되어야 하므로 조기 진단에는 비실용적입니다. 현재 사용 가능한 AKI 진단 접근법은 외상 환자의 소생술 중 위험을 예측하는 데 유용하지 않습니다. 연구에 따르면 산소 분압(PuO2)이 신장 저산소증을 평가하는 데 유용할 수 있습니다. 비침습적으로PuO2 를 측정하기 위해 요도 카테터와 소변 수집 백을 연결하는 모니터가 개발되었습니다. 이 장치는 발광 소광 원리를 기반으로PuO2 를 추정하는 광학 산소 센서를 통합합니다. 또한이 장치는 소변의 흐름과 온도를 측정하며, 후자는 온도 변화의 교란 효과를 조정합니다. 소변 흐름은 소변 흐름이 낮은 기간 동안 산소 유입의 영향을 보상하기 위해 측정됩니다. 이 기사는 비침습적PuO2, 신장 저산소증 및 AKI 발달 사이의 관계를 연구하기 위해 출혈성 쇼크의 돼지 모델을 설명합니다. 이 모델의 핵심 요소는 피복되지 않은 광학 마이크로 화이버를 기반으로하는 산소 프로브의 신장 수질에 초음파 유도 수술 배치입니다. PuO2 는 또한 방광에서 측정되고 신장 및 비침습적PuO2 측정과 비교됩니다. 이 모델은 AKI의 초기마커로서 PuO2를 테스트하고 전신 산소화보다는 말단 기관을 나타내는 출혈 후 소생 종점으로서PuO2 를 평가하는 데 사용할 수 있습니다.
Introduction
급성 신장 손상(AKI)은 중환자실에 입원한 외상 환자의 최대 50%에 영향을 미친다1. AKI가 발병한 환자는 입원 및 중환자실 입원 기간이 더 길고 사망 위험이 3배 더 높은 경향이 있습니다 2,3,4. 현재 AKI는 신장 질환 개선 종합 결과(KDIGO) 가이드라인에 의해 가장 일반적으로 정의되며, 이는 기준선 또는 장기간의 핍뇨 기간에서 혈청 크레아티닌 농도의 변화를 기반으로 합니다5. 기준선 크레아티닌 농도 데이터는 대부분의 외상 환자에서 사용할 수 없으며, 추정 방정식은 신뢰할 수 없으며 외상 환자에서 검증되지 않았습니다6. 또한, 혈청 크레아티닌 농도는 손상 후 최소 24시간까지 변하지 않을 수 있어 조기 식별 및 개입이 배제된다7. 연구에 따르면 소변 배출량이 혈청 크레아티닌 농도보다 AKI의 초기 지표인 것으로 나타났지만, KDIGO 기준은 최소 6시간의 핍뇨를 요구하므로 부상 예방을 목표로 하는 중재가 배제된다8. AKI를 정의하기 위한 최적의 시간당 소변량 역치와 핍뇨의 적절한 지속 기간도 논의되어 질병의 초기 마커로서의 효과를 제한합니다 9,10. 따라서 AKI에 대한 현재 진단 조치는 외상 환경에서 유용하지 않고 AKI의 진단이 지연되며 AKI 발병에 대한 환자의 위험 상태에 대한 실시간 정보를 제공하지 않습니다.
외상 환경에서 AKI의 발달은 복잡하고 저혈량증으로 인한 신장 관류 불량, 혈관 수축으로 인한 신장 혈류 감소, 외상 관련 염증 또는 허혈 재관류 손상과 같은 여러 원인과 관련될 가능성이 있지만 신장 저산소증은 대부분의 AKI11,12 형태에서 공통적인 요인입니다. 특히, 신장의 수질 영역은 나트륨 재흡수와 관련된 산소 전달 감소 및 높은 대사 활동으로 인해 외상 환경에서 산소 요구량과 공급 사이의 불균형에 매우 취약합니다. 따라서 신장 수질 산소 공급을 측정 할 수 있다면 AKI 발병에 대한 환자의 위험 상태를 모니터링 할 수 있습니다. 이것이 임상적으로 가능하지는 않지만, 신장 출구의 산소 분압(PuO2)은 수질 조직 산소화와 밀접한 상관관계가 있다13,14. 다른 연구들은 방광PuO2를 측정하는 것이 가능하며, 신장 혈류의 감소와 같은 수질 산소 및 신장 골반PuO2 수준을 변화시키는 자극에 반응하여 변화한다는 것을 보여주었다15,16,17. 이러한 연구는 PuO2 가 말단 장기 관류를 나타낼 수 있으며 외상 환경에서 중재가 신장 기능에 미치는 영향을 모니터링하는 데 유용할 수 있음을 시사합니다.
PuO2를 비침습적으로 모니터링하기 위해 신체 외부의 요로 카테터 끝에 쉽게 연결할 수 있는 비침습적PuO2 모니터가 개발되었습니다. 비침습적PuO2 모니터는 온도 센서, 발광 소멸 산소 센서 및 열 기반 유량 센서의 세 가지 주요 구성 요소로 구성됩니다. 각 산소 센서는 광학적으로 기반이 되며 발광과 산소 농도 간의 관계를 정량화하기 위해 Stern-Volmer 관계에 의존하기 때문에 온도 변화의 잠재적인 교란 효과를 상쇄하기 위해 온도 센서가 필요합니다. 유량 센서는 소변 배출량을 정량화하고 소변 흐름의 방향과 크기를 결정하는 데 중요합니다. 세 가지 구성 요소는 모두 암, 암, t자형 루어 잠금 커넥터와 폴리염화비닐(PVC) 플렉시블 튜빙의 조합으로 연결됩니다. 원추형 커넥터가 있는 끝은 요도 카테터의 출구에 연결되고 원추형 커넥터 위의 튜브가 있는 끝은 소변 수집 백의 커넥터 위에 슬라이드를 연결합니다.
방광의 원위까지 측정했음에도 불구하고 최근 연구에 따르면 심장 수술 중 낮은 소변PuO2는 AKI18,19 발병 위험 증가와 관련이 있습니다. 유사하게, 현재의 동물 모델은 주로 심장 수술 및 패혈증동안 AKI의 조기 발견에 초점을 맞추고 있다 14,20,21,22. 따라서 트라우마 환경에서 이 새로운 장치를 사용하는 것에 대한 질문이 남아 있습니다. 이 연구의 목적은PuO2를 AKI의 초기 마커로 확립하고 외상 환자의 소생적 종점으로서의 사용을 조사하는 것입니다. 이 원고는 신장 수질에 비침습적 PuO2 모니터, 방광PuO2 센서 및 조직 산소 센서의 배치를 포함하는 출혈성 쇼크의 돼지 모델을 설명합니다. 비침습적 모니터의 데이터는 방광PuO2 및 침습적 조직 산소 측정과 비교됩니다. 비침습적 모니터에는 소변 유속과 산소 유입 사이의 관계를 이해하는 데 유용한 유량 센서도 포함되어 있어 소변이 요로를 통과할 때 비침습적PuO2로부터 신장 수질 조직 산소화를 추론하는 능력을 감소시킵니다. 또한 세 가지 산소 센서의 데이터를 평균 동맥압과 같은 전신 활력 징후와 비교합니다. 중심 가설은 비침습적PuO2 데이터가 침습성 수질 산소 함량과 강한 상관관계가 있고 소생술 중 수질 저산소증을 반영할 것이라는 것입니다. 비침습적PuO2 모니터링은 AKI를 조기에 식별하고 전신 산소화가 아닌 말단 장기를 나타내는 출혈 후 새로운 소생 종점 역할을 함으로써 외상 관련 결과를 개선할 수 있는 잠재력이 있습니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
AKI는 외상 환자에게 흔한 합병증이며 현재 신장 조직 산소 공급에 대한 검증된 병상 모니터가 없기 때문에 AKI를 조기에 감지하고 잠재적인 개입을 안내할 수 있습니다. 이 원고는 AKI의 초기 지표이자 외상 환경에서 새로운 소생술 종점으로서 비침습적PuO2 를 확립하기 위한 돼지 출혈성 쇼크 모델의 사용 및 계측을 설명합니다.
이 돼지 모델의 뚜렷한 장점 중 하나는 ?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
이 보조금의 작업은 중개 및 임상 연구 파일럿 프로그램과 의회 주도 의학 연구 프로그램(PR192745)의 국방부 사무실을 통해 유타 대학교 임상 및 중개 과학 연구소에서 자금을 지원합니다.
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 |
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