Summary
نقدم بروتوكولا لقياس تشبع الأكسجين الإقليمي (rSO2) في مرضى غسيل الكلى (HD) باستخدام جهاز التحليل الطيفي بالأشعة تحت الحمراء القريبة. قيمة rSO2 هي مؤشر لأكسجة الأنسجة. يمكن أن تكون هذه المراقبة غير الباضعة وفي الوقت الفعلي مفيدة لتأكيد التغييرات في أكسجة الأعضاء أثناء داء هنتنغتون.
Abstract
تم تطبيق التحليل الطيفي بالأشعة تحت الحمراء القريبة (NIRS) مؤخرا كأداة لقياس تشبع الأكسجين الإقليمي (rSO2) ، وهو علامة على أكسجة الأنسجة ، في الإعدادات السريرية بما في ذلك جراحة القلب والأوعية الدموية والدماغ ومراقبة حديثي الولادة وطب ما قبل دخول المستشفى. أجهزة مراقبة NIRS هي في الوقت الفعلي وغير جراحية ، وقد استخدمت بشكل أساسي لتقييم الأوكسجين الدماغي في المرضى المصابين بأمراض خطيرة أثناء العملية أو العناية المركزة. حتى الآن ، كان استخدام مراقبة NIRS في المرضى الذين يعانون من مرض الكلى المزمن (CKD) بما في ذلك غسيل الكلى (HD) محدودا. لذلك ، قمنا بالتحقيق في قيم rSO2 في بعض الأعضاء أثناء HD. راقبنا قيم rSO2 باستخدام جهاز NIRS ينقل ضوء الأشعة تحت الحمراء القريبة عند طولين موجيين من المرفق. تم وضع مرضى هنتنغتون في وضع ضعيف ، مع مستشعرات قياس rSO 2 متصلة بالجباه ، وقصور الغضروف الأيمن وأسفل الساقين لتقييم rSO2 في الدماغ والكبد وعضلات الساق السفلية ، على التوالي. يمكن أن تكون مراقبة NIRS نهجا جديدا لتوضيح التغييرات في أكسجة الأعضاء أثناء HD أو العوامل التي تؤثر على أكسجة الأنسجة في مرضى CKD. توضح هذه المقالة بروتوكولا لقياس أكسجة الأنسجة التي يمثلها rSO2 كما هو مطبق في مرضى هنتنغتون.
Introduction
تم استخدام التحليل الطيفي بالأشعة تحت الحمراء القريبة (NIRS) لتقييم تشبع الأكسجين الإقليمي (rSO 2) ، وهو علامة على أكسجة الأنسجة ، وخاصة الأوكسجين الدماغي في مختلف البيئات السريرية1،2،3 وتم تطبيقه مؤخرا على المرضى الذين يخضعون لغسيل الكلى (HD) 4،5،6،7،8،9،10 ، 11. يقال إن rSO2 الدماغي مرتبط بالوظيفة الإدراكية لدى المرضى الذين يعانون من داء هنتنغتون أو أولئك الذين يعانون من مرض الكلى المزمن غير المخزي (CKD)11،12. ومع ذلك ، حتى الآن ، كان استخدام مراقبة NIRS محدودا في المرضى الذين يعانون من مرض الكلى المزمن.
نظرا لأن مراقبة NIRS في الوقت الفعلي وغير جراحية ، فقد قمنا بتقييم فائدتها كجهاز مراقبة في المرضى الذين يخضعون لداء هنتنغتون. على الرغم من أن NIRS يستخدم بشكل أساسي لقياس rSO 2 الدماغي ، فقد قمنا أيضا بالتحقيق في قيم rSO 2 في الأعضاء الأخرى أثناء HD. على وجه التحديد ، تم توصيل مستشعرات قياس rSO 2 بالجبهة وقصور الغضروف الأيمن وأسفل الساقين لتقييم rSO 2 في الدماغ والكبد والعضلات السفلية ، على التوالي. أظهرت النتائج أن مراقبة NIRS يمكن أن تكون نهجا جديدا لتوضيح التغيرات في أكسجة الأعضاء أثناء HD أو العوامل التي تؤثر على أكسجة الأنسجة لدى مرضى CKD.
حتى الآن ، تم إجراء المراقبة المستمرة أثناء HD ، ومراقبة حجم الدم ، وتشبع الأكسجين الوريدي المركزي ، وقبول الصدر ، وضغط الدم المقدر الموجه بالسماعة الإلكترونية (BP) في البيئات السريرية13،14،15 ؛ ومع ذلك ، هناك قيود على التنبؤ بانخفاض ضغط الدم أو الاستخدام الواسع للأجهزة. في المقابل ، يمكن أن يوفر النهج الجديد غير الباضع هنا معلومات في الوقت الفعلي عن ديناميكيات الأكسجين داخل الكلى في الأعضاء الفردية. لذلك ، قد تسمح طريقة المراقبة هذه بالكشف عن نقص تروية الأعضاء العابرة في المراحل المبكرة من انخفاض ضغط الدم داخل الكلى وقد تسمح أيضا بالأداء الآمن لداء هنتنغتون. توضح هذه المقالة بروتوكولا لقياس أكسجة الأنسجة التي يمثلها rSO2 ، كما هو مطبق في المرضى الذين يخضعون ل HD.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
وقدم جميع المشاركين موافقة خطية مستنيرة. تمت الموافقة على الدراسة من قبل مجلس المراجعة المؤسسية لمركز سايتاما الطبي ، جامعة جيتشي الطبية ، اليابان (RIN 15-104).
1. جهاز لمراقبة rSO2
- تحضير جهاز NIRS لقياس أكسجة الأنسجة. يحتوي هذا الجهاز على أربع قنوات ويمكنه إجراء القياس في ما يصل إلى أربعة أعضاء في نفس الوقت.
- قم بإعداد مستشعر قياس لمراقبة NIRS ، لتقييم قيم rSO2 في كل عضو عن طريق إرسال ضوء الأشعة تحت الحمراء القريبة عند طولين موجيين من المرفق.
2. إرفاق مستشعر القياس
- اسمح لكل مريض بالراحة في وضع الاستلقاء لمدة 5 دقائق على الأقل قبل داء هنتنغتون.
- قم بتوصيل مستشعرات القياس بالجبهة وقصور الغضروف الأيمن وأسفل الساقين لتقييم rSO2 في الدماغ والكبد وعضلات الساق السفلية ، على التوالي.
- مراقبة الأوكسجين الدماغي
- قم بتوصيل مستشعرات القياس بجبهة نصف الكرة المهيمن.
- مراقبة الأوكسجين الكبدي
- إعداد التصوير بالموجات فوق الصوتية لقياس عمق كبد المرضى من سطح الجسم. تأكد من أن هذا القياس في حدود 20-30 مم من سطح الجسم. بعد ذلك ، قم بتوصيل مستشعرات القياس بقصور الغضروف الأيمن.
ملاحظة: في هذا الجهاز ، يجب الحصول على قيم rSO2 في الأنسجة العميقة 20-30 مم من سطح الجسم. في بعض الحالات ، قد يكون الكبد موجودا في أكثر من 30 ملم من سطح الجسم بسبب وجود الدهون تحت الجلد السميكة.
- إعداد التصوير بالموجات فوق الصوتية لقياس عمق كبد المرضى من سطح الجسم. تأكد من أن هذا القياس في حدود 20-30 مم من سطح الجسم. بعد ذلك ، قم بتوصيل مستشعرات القياس بقصور الغضروف الأيمن.
- مراقبة الأوكسجين العضلي
- قم بتوصيل مستشعرات القياس بأسفل الساقين الأيمن أو الثنائي.
- اتصال المستشعر وتشغيل الجهاز
- قم بتوصيل كل مستشعر بالعملاء المتوقعين من الجهاز. بعد ذلك ، قم بتشغيل الجهاز ، وابدأ في قياس الأكسجين.
3. ثقب تحويلة غسيل الكلى وبدء المراقبة
- ثقب تحويلة غسيل الكلى
- ثقب تحويلة غسيل الكلى للمرضى لبدء العلاج HD. في هذا الوقت ، قم بقياس ضغط الدم باستخدام جهاز مراقبة ضغط الدم الرقمي المجهز بجهاز غسيل الكلى وجمع عينات الدم باستخدام المحاقن.
- بدء المراقبة
- بعد بدء علاج هنتنغتون ، ابدأ في مراقبة أكسجة الأنسجة للأعضاء الثلاثة: الدماغ والكبد وعضلة الساق السفلية.
- مراقبة rSO2 أثناء HD
- راقب التغيرات في قيم rSO2 لكل عضو وقم بقياس ضغط الدم بانتظام بالإضافة إلى المراقبة المعتادة التي يتم إجراؤها أثناء علاج HD بما في ذلك معدل ضربات القلب والضغط الوريدي وحجم الدم. تأكد من منطقة التعلق والاتصال بين المستشعرات والأسلاك.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
كانت قيم rSO 2 الدماغية قبل HD أقل من تلك الموجودة في الأشخاص الأصحاء وكان rSO2 الدماغي في مرضى HD المصابين بداء السكري (DM) أقل من تلك الموجودة في مرضى HD الذين لا يعانون من DM (الشكل 1) 16. علاوة على ذلك ، على الرغم من استمرار أكسجة الأنسجة دون انخفاض في ضغط الدم أثناء HD ، فقد لاحظنا بالمناسبة تغيرات في rSO 2 الدماغي والكبدي بسبب انخفاض ضغط الدم داخل الكلى (الشكل 2). بسبب المراقبة المستمرة ، لوحظت التغيرات في أكسجة الأنسجة بسرعة أكبر من مراقبة BP بشكل متقطع. تم التعبير عن البيانات كوسيلة ± الخطأ القياسي. تم استخدام تحليل التباين للقيم غير المقترنة لمقارنة ثلاث مجموعات.
الشكل 1: مقارنة بين rSO2 الدماغي قبل داء هنتنغتون بين مرضى هنتنغتون المصابين بداء السكري (ن = 27) ، ومرضى هنتنغتون غير المصابين بداء السكري (ن = 27) والأشخاص الأصحاء (ن = 28). شمل المرضى 38 رجلا و 16 امرأة بمتوسط عمر 67.7 ± 1.2 سنة ومدة HD من 6.5 ± 1.9 سنة. كانت أسباب مرض الكلى المزمن DM (27 مريضا) ، التهاب كبيبات الكلى المزمن (14 مريضا) ، تصلب الكلية (4 مرضى) ، مرض الكلى المتعدد الكيسات (4 مرضى) ، وغيرها (5 مرضى). تشير أشرطة الخطأ إلى الخطأ القياسي. واستندت البيانات إلى تقرير سابق16 وعدل الرقم منه. مارك الماني; داء السكري ، HD ؛ غسيل الكلى ، rSO2 ؛ تشبع الأكسجين الإقليمي. الرجاء الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.
الشكل 2: التغيرات في rSO2 الدماغي والكبدي في مريض يعاني من انخفاض ضغط الدم الحاد داخل الكلى. بي بي. ضغط الدم ، HR. ساعة ، rSO2 ؛ تشبع الأكسجين الإقليمي ، UFR ؛ معدل الترشيح الفائق. الرجاء الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
تم استخدام مراقبة NIRS بشكل أساسي لتقييم rSO2 الدماغي ، خاصة في جراحات القلب والأوعية الدموية أو الأوعية الدموية الدماغية ، والتي تتطلب الدورة الدموية خارج الجسم. أثناء الدورة الدموية خارج الجسم بما في ذلك علاج HD ، يمكن أن تظهر بعض الأعضاء نقص التروية النسبي7،17،18 ؛ ومع ذلك ، لا يزال من غير الواضح ما إذا كان أكسجة الأنسجة تصبح منخفضة أم لا. يمكن أن تكون تقلصات العضلات أو آلام البطن أثناء داء هنتنغتون أحد الأعراض البادرية لانخفاض ضغط الدم داخل الكلى عن طريق نقص تروية الأعضاء. ومع ذلك ، في علاج HD ، لا توجد حاليا طريقة للتقييم في الوقت الحقيقي لأكسجة الأنسجة. لذلك ، ركزنا على استخدام جهاز المراقبة هذا لتقييم أكسجة الأعضاء باستخدام البروتوكول الموضح أعلاه. هذا البروتوكول غير جراحي لمرضى هنتنغتون وهو مفيد لتأكيد التغييرات في أكسجة الأنسجة في الوقت الفعلي.
كما هو موضح في الشكل 1 ، كان rSO2 الدماغي في مرضى HD الذين يعانون من DM أقل من المرضى الذين لا يعانون من DM. علاوة على ذلك ، ارتبط تكلس الأوعية الدموية الأعلى بأكسجة دماغية أقل19. وبالتالي ، يمكن أن تترافق اضطرابات الأوعية الدموية الدقيقة والكلية مع ضعف الأوكسجين الدماغي. علاوة على ذلك ، تم الحفاظ على rSO2 الدماغي ثابتا نسبيا في حدود 60-150 مم زئبق في مرضى HD4. ومع ذلك ، في انخفاض ضغط الدم داخل الكلى ، يمكن أن يؤدي الانخفاض الحاد في ضغط الدم إلى تغييرات في أكسجة الأعضاء (الشكل 2). قبل ملاحظة التغييرات في قيم rSO2 بواسطة هذا البروتوكول ، لم نتمكن من تأكيد تأثير أكسجة الأنسجة أثناء HD. إلى جانب المراقبة المستمرة للضغط الشرياني ، يتم تقييم ضغط الدم بشكل متقطع. في المقابل ، قد تكون المراقبة المستمرة بواسطة NIRS قادرة على اكتشاف التغيرات في أكسجة الأعضاء قبل اكتشافها من خلال التغيرات في ضغط الدم أثناء HD. وبالتالي ، يمكننا ملاحظة حالة نقص الأكسجة قبل تأكيد خفض ضغط الدم. بالإضافة إلى التغيرات في ضغط الدم ، قد يتسبب نقل الدم وفصادة البروتين الدهني منخفض الكثافة والترشيح الفائق في حدوث تغييرات في أكسجة الأعضاء مثل rSO2 في أسفل الساقين20،21،22. لذلك ، يجب الانتباه إلى التغيرات الحادة في أكسجة الأعضاء أثناء داء هنتنغتون.
هذا البروتوكول له العديد من القيود. أولا ، لا يمكن قياس rSO2 الدماغي إلا من الجبهة. ومع ذلك ، من الصعب إجراء هذا التقييم في الدورة الدموية الخلفية للدماغ. نظرا لأن مستشعرات القياس من نوع الختم ، يمكن تثبيت مستشعراتها على الشعر. بعد ذلك ، يتطلب قياس rSO2 الكبدي تأكيدا لسمك الدهون تحت الجلد. في المرضى الذين يعانون من السمنة ، قد لا يكون rSO2 المقاس دقيقا ، لأن أضواء الأشعة تحت الحمراء القريبة لا يمكن أن تصل إلى الأعضاء المستهدفة. ثالثا ، قد تتأثر قيم rSO2 بحركة الجسم أو وضعه (أي أوضاع الاستلقاء والجلوس). لذلك ، أثناء HD ، يجب قياس المرضى أثناء وجودهم في أسرتهم وفي نفس الوضع ، قدر الإمكان.
علاوة على ذلك ، تمثل قيم rSO2 المقاسة في هذا البروتوكول التشبع الوريدي المختلط ، والذي يعكس أكسجة الأنسجة في الدم الوريدي (70-80٪) والشعيرات الدموية (5٪) والشرايين (20-25٪)23. لذلك ، فإن التغييرات في قيم rSO2 لا توازي بالضرورة التغيرات في تشبع الأكسجين عن طريق الجلد24,25. وبالتالي ، يجب تفسير قيم rSO2 المقاسة بعناية. علاوة على ذلك ، فإن هذا البروتوكول سهل التنفيذ وغير جراحي للمرضى إذا كان جهاز مراقبة NIRS متاحا. لذلك ، فإن هذه الطريقة ستوفر براعة عامة على نطاق واسع. نأمل أن يتم تجهيز مراقبة NIRS هذه بآلات غسيل الكلى كجهاز مراقبة غسيل الكلى في المستقبل.
في الختام ، وصفنا بروتوكولا لقياس أكسجة الأنسجة بواسطة NIRS في المرضى الذين يخضعون لداء هنتنغتون. قد توفر هذه المراقبة أثناء داء هنتنغتون نتائج جديدة فيما يتعلق بالتغيرات في أكسجة الأنسجة المتأثرة بعلاج داء هنتنغتون.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
لا تضارب في المصالح.
Acknowledgments
نشكر موظفي غسيل الكلى وأعضاء قسم أمراض الكلى في مركز سايتاما الطبي بجامعة جيتشي الطبية. نود أن نشكر Editage (www.editage.com) على تحرير اللغة الإنجليزية.
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).
