Meting van weefseloxygenatie met behulp van nabij-infraroodspectroscopie bij patiënten die hemodialyse ondergaan
Summary
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.
Abstract
Nabij-infraroodspectroscopie (NIRS) is onlangs toegepast als een hulpmiddel om regionale zuurstofverzadiging (rSO2), een marker van weefseloxygenatie, te meten in klinische omgevingen, waaronder cardiovasculaire en hersenchirurgie, neonatale monitoring en prehospitale geneeskunde. De NIRS-bewakingsapparatuur is real-time en niet-invasief en is voornamelijk gebruikt voor het evalueren van cerebrale oxygenatie bij ernstig zieke patiënten tijdens een operatie of intensive care. Tot nu toe is het gebruik van NIRS-monitoring bij patiënten met chronische nierziekte (CKD), waaronder hemodialyse (HD), beperkt; daarom onderzochten we rSO2-waarden in sommige organen tijdens de ZvH. We hebben rSO2-waarden bewaakt met behulp van een NIRS-apparaat dat nabij-infrarood licht uitzendt op 2 golflengten van bevestiging. De ZvH-patiënten werden in rugligging geplaatst, met rSO2-meetsensoren bevestigd aan het voorhoofd, het rechter hypochondrium en de onderbenen om rSO2 in respectievelijk de hersenen, lever en onderbeenspieren te evalueren. NIRS-monitoring zou een nieuwe benadering kunnen zijn om veranderingen in orgaanoxygenatie tijdens de ZvH of factoren die van invloed zijn op weefseloxygenatie bij CKD-patiënten te verduidelijken. Dit artikel beschrijft een protocol voor het meten van weefseloxygenatie vertegenwoordigd door rSO2 zoals toegepast bij ZvH-patiënten.
Introduction
Nabij-infraroodspectroscopie (NIRS) is gebruikt om regionale zuurstofverzadiging (rSO2) te evalueren, een marker van weefseloxygenatie, met name cerebrale oxygenatie in verschillende klinische omgevingen 1,2,3 en is onlangs toegepast op patiënten die hemodialyse ondergaan (HD)4,5,6,7,8,9,10, 11. Cerebrale rSO2 is naar verluidt geassocieerd met cognitieve functie bij patiënten die de ZvH ondergaan of patiënten met niet-dialysed chronische nierziekte (CKD)11,12. Tot nu toe is het gebruik van NIRS-monitoring echter beperkt bij patiënten met CKD.
Omdat NIRS-monitoring real-time en niet-invasief is, beoordeelden we het nut ervan als een monitoringapparaat bij patiënten die de ZvH ondergaan. Hoewel NIRS voornamelijk wordt gebruikt om cerebrale rSO2 te meten, onderzochten we ook rSO2-waarden in andere organen tijdens de ZvH. Specifiek werden de rSO2-meetsensoren bevestigd aan het voorhoofd, het rechter hypochondrium en de onderbenen om rSO2 in respectievelijk de hersenen, lever en lagere spieren te evalueren. De resultaten toonden aan dat NIRS-monitoring een nieuwe benadering zou kunnen zijn om veranderingen in orgaanoxygenatie tijdens de ZvH of factoren die de weefseloxygenatie bij CKD-patiënten beïnvloeden, te verduidelijken.
Tot op heden werd continue monitoring uitgevoerd tijdens de ZvH, bloedvolumemonitoring, centrale veneuze zuurstofverzadiging, thoracale opname en elektronische stethoscoopgeleide geschatte bloeddruk (BP) in klinische settings 13,14,15; er zijn echter beperkingen voor het voorspellen van hypotensie of het brede gebruik van apparaten. Daarentegen zou de nieuwe niet-invasieve benadering hier real-time informatie kunnen bieden over intradialytische zuurstofdynamica in individuele organen. Daarom kan deze monitoringmethode de detectie van voorbijgaande orgaanische ischemie in de vroege fasen van intradialytische hypotensie mogelijk maken en kan ook de veilige uitvoering van de ZvH mogelijk maken. Dit artikel beschrijft een protocol voor het meten van weefseloxygenatie vertegenwoordigd door rSO2, zoals toegepast bij patiënten die de ZvH ondergaan.
Protocol
Representative Results
Discussion
NIRS-monitoring is voornamelijk gebruikt om cerebrale rSO2 te evalueren, vooral bij cardiovasculaire of cerebrovasculaire operaties, die extracorporale circulatie vereisen. Tijdens extracorporale circulatie inclusief ZvH-therapie kunnen sommige organen relatieve ischemie vertonen 7,17,18; het blijft echter onduidelijk of de weefseloxygenatie laag wordt of niet. Spierkrampen of buikpijn tijdens de ZvH kunnen een van de…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
We bedanken de dialysestaf en leden van de afdeling nefrologie in het Saitama medisch centrum van Jichi Medical University. We willen Editage (www.editage.com) bedanken voor de Engelstalige bewerking.
Materials
| 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).
