Monitorización no invasiva e invasiva de la hipoxia renal en un modelo porcino de shock hemorrágico
Summary
Aquí se presenta un protocolo para medir la oxigenación renal en la médula y la presión parcial de oxígeno en orina no invasiva en un modelo porcino de shock hemorrágico para establecer la presión parcial de oxígeno en orina como un indicador temprano de lesión renal aguda (LRA) y un nuevo criterio de valoración de reanimación.
Abstract
Hasta el 50% de los pacientes con traumatismo desarrollan lesión renal aguda (LRA), en parte debido a una mala perfusión renal después de una pérdida grave de sangre. Actualmente, la LRA se diagnostica en función de un cambio en la concentración de creatinina sérica desde el inicio o períodos prolongados de disminución de la producción de orina. Desafortunadamente, los datos basales de concentración de creatinina sérica no están disponibles en la mayoría de los pacientes con trauma, y los métodos de estimación actuales son inexactos. Además, la concentración de creatinina sérica puede no cambiar hasta 24-48 h después de la lesión. Por último, la oliguria debe persistir durante un mínimo de 6 h para diagnosticar la LRA, por lo que no es práctica para el diagnóstico temprano. Los enfoques diagnósticos de LRA disponibles hoy en día no son útiles para predecir el riesgo durante la reanimación de pacientes con trauma. Los estudios sugieren que la presión urinaria parcial de oxígeno (PuO2) puede ser útil para evaluar la hipoxia renal. Se desarrolló un monitor que conecta el catéter urinario y la bolsa de recolección de orina para medirPuO2 de forma no invasiva. El dispositivo incorpora un sensor óptico de oxígeno que estimaPuO2 basado en principios de extinción de luminiscencia. Además, el dispositivo mide el flujo urinario y la temperatura, esta última para ajustar los efectos de confusión de los cambios de temperatura. El flujo urinario se mide para compensar los efectos de la entrada de oxígeno durante los períodos de bajo flujo de orina. Este artículo describe un modelo porcino de shock hemorrágico para estudiar la relación entre el PuO2 no invasivo, la hipoxia renal y el desarrollo de LRA. Un elemento clave del modelo es la colocación quirúrgica guiada por ultrasonido en la médula renal de una sonda de oxígeno, que se basa en una microfibra óptica sin vaina. PuO 2 también se medirá en la vejiga y se comparará con el riñón y las mediciones no invasivas de PuO2. Este modelo se puede utilizar para probar PuO 2 como un marcador temprano de LRA y evaluar PuO2 como un punto final de reanimación después de una hemorragia que es indicativo de oxigenación de órganos terminales en lugar de sistémica.
Introduction
La lesión renal aguda (LRA) afecta hasta al 50% de los pacientes con traumatismo ingresados en la unidad de cuidados intensivos1. Los pacientes que desarrollan LRA tienden a tener estancias hospitalarias y de cuidados intensivos más largas y un riesgo de mortalidad tres veces mayor 2,3,4. Actualmente, la LRA se define más comúnmente en las guías Kidney Disease Improving Global Outcomes (KDIGO), que se basan en cambios en la concentración de creatinina sérica desde el inicio o períodos de oliguria prolongada5. Los datos basales de concentración de creatinina no están disponibles en la mayoría de los pacientes con trauma, y las ecuaciones de estimación no son fiables y no han sido validadas en pacientes con traumatismo6. Además, la concentración de creatinina sérica puede no cambiar hasta al menos 24 h después de la lesión, lo que impide la identificación temprana y la intervención7. Si bien la investigación sugiere que la diuresis es un indicador más temprano de LRA que la concentración de creatinina sérica, los criterios KDIGO requieren un mínimo de 6 h de oliguria, lo que excluye las intervenciones dirigidas a la prevención de lesiones8. También se debaten el umbral óptimo de diuresis por hora y la duración adecuada de la oliguria para definir la LRA, lo que limita su efectividad como marcador precoz de la enfermedad 9,10. Por lo tanto, las medidas diagnósticas actuales para la LRA no son útiles en ámbitos de trauma, conducen a un diagnóstico tardío de LRA y no proporcionan información en tiempo real sobre el estado de riesgo de un paciente para desarrollar LRA.
Si bien el desarrollo de LRA en un contexto traumático es complejo y probablemente asociado con varias causas, como una mala perfusión renal debido a hipovolemia, reducción del flujo sanguíneo renal debido a vasoconstricción, inflamación relacionada con el trauma o lesión por isquemia-reperfusión, la hipoxia renal es un factor común entre la mayoría de las formas de LRA11,12. En particular, la región medular del riñón es altamente susceptible a un desequilibrio entre la demanda y el suministro de oxígeno en el entorno de trauma debido a la reducción del suministro de oxígeno y la alta actividad metabólica asociada con la reabsorción de sodio. Por lo tanto, si fuera posible medir la oxigenación del bulbo renal, puede ser posible controlar el estado de riesgo de un paciente para desarrollar IRA. Si bien esto no es clínicamente factible, la presión parcial urinaria de oxígeno (PuO2) en la salida del riñón se correlaciona fuertemente con la oxigenación del tejido medular13,14. Otros estudios han demostrado que es posible medir elPuO2 vesical y que cambia en respuesta a estímulos que alteran el oxígeno medular y los niveles de PuO2 en la pelvis renal, como una disminución del flujo sanguíneo renal15,16,17. Estos estudios indican que el PuO2 puede indicar perfusión de órganos terminales y podría ser útil para monitorizar el impacto de las intervenciones en ámbitos de traumatismo sobre la función renal.
Para monitorear PuO 2 de forma no invasiva, se desarrolló un monitor de PuO2 no invasivo que puede conectarse fácilmente al extremo de un catéter urinario fuera del cuerpo. El monitor no invasivo PuO2 consta de tres componentes principales: un sensor de temperatura, un sensor de oxígeno de extinción de luminiscencia y un sensor de flujo térmico. Dado que cada sensor de oxígeno se basa ópticamente y se basa en la relación Stern-Volmer para cuantificar la relación entre la luminiscencia y la concentración de oxígeno, es necesario un sensor de temperatura para compensar cualquier posible efecto de confusión de los cambios de temperatura. El sensor de flujo es importante para cuantificar la producción de orina y para determinar la dirección y magnitud del flujo de orina. Los tres componentes están conectados por una combinación de conectores luer lock macho, hembra y en forma de t y tubos flexibles de cloruro de polivinilo (PVC). El extremo con el conector cónico se conecta a la salida del catéter urinario, y el extremo con tubo sobre el conector cónico conecta los portaobjetos sobre el conector en la bolsa de recolección de orina.
A pesar de medir distalmente a la vejiga, un estudio reciente mostró que el bajo nivel de PuO2 urinario durante la cirugía cardíaca se asocia con un mayor riesgo de desarrollar LRA18,19. Del mismo modo, los modelos animales actuales se han centrado principalmente en la detección precoz de LRA durante la cirugía cardíaca y la sepsis 14,20,21,22. Por lo tanto, quedan preguntas sobre el uso de este novedoso dispositivo en entornos de trauma. El objetivo de esta investigación es establecer laPuO2 como un marcador temprano de LRA e investigar su uso como criterio de valoración de reanimación en pacientes con trauma. Este manuscrito describe un modelo porcino de shock hemorrágico que incluye la colocación del monitor no invasivo dePuO2, un sensor de PuO2 de vejiga y un sensor de oxígeno tisular en la médula renal. Los datos del monitor no invasivo se compararán con el PuO2 vesical y las mediciones invasivas de oxígeno tisular. El monitor no invasivo también incluye un sensor de flujo que será útil para comprender la relación entre la tasa de flujo de orina y la entrada de oxígeno, lo que reduce la capacidad de inferir la oxigenación del tejido medular renal a partir de PuO2 no invasivo a medida que la orina atraviesa el tracto urinario. Además, los datos de los tres sensores de oxígeno se compararán con los signos vitales sistémicos, como la presión arterial media. La hipótesis central es que los datos no invasivos de PuO2 se correlacionarán fuertemente con el contenido de oxígeno medular invasivo y reflejarán hipoxia medular durante la reanimación. La monitorización no invasiva de PuO2 tiene el potencial de mejorar los resultados relacionados con el trauma al identificar la LRA antes y servir como un nuevo criterio de valoración de reanimación después de la hemorragia que es indicativo de oxigenación sistémica en lugar de órgano terminal.
Protocol
Representative Results
Discussion
La LRA es una complicación común en pacientes con traumatismo y, actualmente, no existe un monitor de cabecera validado para la oxigenación del tejido renal, lo que podría permitir la detección temprana de LRA y guiar posibles intervenciones. Este manuscrito describe el uso y la instrumentación de un modelo de shock hemorrágico porcino para establecer el PuO2 no invasivo como un indicador temprano de LRA y un nuevo punto final de reanimación en entornos de trauma.
Una de las…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
El trabajo en esta subvención está financiado por el Instituto de Ciencias Clínicas y Traslacionales de la Universidad de Utah a través del Programa Piloto de Estudios Clínicos y Traslacionales y la oficina del Departamento de Defensa de los Programas de Investigación Médica Dirigidos por el Congreso (PR192745).
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 |
Referências
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