Neinvazivní měření renální perfuze během kardiochirurgie

Akutní poškození ledvin (AKI) je bohužel častou komplikací kardiochirurgie, která se vyskytuje až u 40 % pacientů a vede ke zvýšené mortalitě, prodloužení JIP a délce hospitalizace. AKI po kardiochirurgickém výkonu není benigní komplikací, zvyšuje mortalitu z 1 % na 19 % u pacientů s AKI a na 63 % u pacientů, kteří vyžadovali renální substituční terapii (RRT). V jiné studii měli pacienti s AKI s RRT po kardiochirurgickém výkonu 39krát vyšší mortalitu než pacienti bez AKI (95% CI 32-48).[6] AKI je také spojována se zvýšenou nemocností a větším počtem pacientů vyžadujících propuštění do zařízení rozšířené péče.

Patofyziologie AKI po kardiochirurgických operacích je multifaktoriální. Pacienti podstupující kardiochirurgický výkon jsou pravděpodobně náchylnější k AKI vzhledem k jejich tendenci být staršími pacienty s četnými komorbiditami včetně preexistujícího chronického onemocnění ledvin, srdeční dysfunkce, diabetes mellitus a pokročilého věku. Kardiochirurgickí pacienti jsou také v perioperačním období vystaveni mnoha nefrotoxickým látkám, včetně radiokontrastních barviv používaných pro angiografii, inhibitorů angiotenzin konvertujícího enzymu a diuretik. Hemodynamicky nestabilní pacienti mohou být vystaveni nízkému srdečnímu výdeji a nízkému systémovému krevnímu tlaku kvůli patologickému stavu, který je v první řadě přivádí na srdeční operační sál. Nízký srdeční výdej a systémový krevní tlak mohou mít za následek sníženou renální perfuzi. Navození a udržování anestezie může vést k depresi myokardu a hemodynamické nestabilitě, což ještě více snižuje renální perfuzi. Ve většině případů je kardiochirurgie usnadněna kardiopulmonálním bypassem (CPB), což je proces umístění pacienta na přístroj srdce a plic, který pumpuje, okysličuje a odstraňuje CO2 z pacientovy krve, zatímco srdce je zastaveno. Je známo, že samotný okruh CPB způsobuje významný zánět a hemodynamické změny, které mohou způsobit poškození ledvin, zejména při prodloužených dobách CPB. K udržení krevního tlaku a srdečního výdeje se často používají vazopresorická a inotropní činidla, jako je vasopresin, norepinefrin, milrinon a adrenalin. Zatímco některá z těchto látek mohou zvyšovat systémový krevní tlak zvýšením systémové vaskulární rezistence, může to ve skutečnosti vést ke snížení renální perfuze. Vliv těchto látek na výskyt AKI je nejistý.

Tradičně je diagnóza AKI založena buď na trvalém poklesu produkce moči, nebo na vzestupu sérového kreatininu. Klasifikace 2012 Kidney Disease Improving Global Outcomes (KDIGO) definuje AKI jako zvýšení sérového kreatininu o 0,3 mg/dl nebo více za 48 hodin nebo zvýšení na alespoň 1,5násobek výchozí hodnoty. Tři stadia AKI jsou pak definovány na základě zvyšujících se hodnot sérového kreatininu nebo trvání sníženého výdeje moči.

Hlavním omezením kreatininu a výdeje moči jako markeru funkce ledvin je časová prodleva mezi poraněním a diagnózou. Často trvá 24–36 hodin po poškození ledvin, než se hladina kreatininu v séru zvýší. Perioperační výdej moči je ovlivněn stavem objemu, anestetickými léky a použití diuretik a AKI není diagnostikováno, dokud se alespoň 6-12 hodin neobjeví oligurie. To činí měření sérového kreatininu a výdeje moči necitlivými na akutní změny renálních funkcí a relativně nepoužitelnými v akutní diagnostice AKI během a po kardiochirurgickém výkonu.

V poslední době bylo vyvinuto několik časných biomarkerů k identifikaci pacientů, u kterých existuje riziko rozvoje AKI. Dva z těchto biomarkerů, TIMP-2 a IGFBP7, byly použity pro časnou predikci AKI u pacientů na JIP a kardiochirurgických pacientech. Nicméně „časná detekce“ s těmito biomarkery je omezena na 3-4 hodiny (v některých studiích 24 hodin) po poškození ledvin.

Jedním z hlavních omezení ve snaze snížit výskyt AKI v kardiochirurgii je nedostatek monitoru renální perfuze v reálném čase. Jak bylo uvedeno výše, je dobře známo, že výdej moči je špatným indikátorem renální perfuze. Zatímco rychlost průtoku moči může být lineárně úměrná krevnímu tlaku při CPB, pravděpodobně to souvisí s fenoménem nazývaným tlaková diuréza a je nepravděpodobné, že by to bylo odrazem zlepšené renální perfuze. Renální průtok krve lze měřit kanylací renální žíly centrálním žilním katetrem umístěným ve femorální žíle. Jedná se však o vysoce invazivní techniku ​​a nepoužívá se běžně.

V důsledku nedostatku monitorování ledvin v reálném čase během srdečních operací jsou anesteziologové často ponecháni na kvalifikovaném odhadu, jaký krevní tlak a srdeční výdej jsou adekvátní pro perfuzi ledvin na základě výchozího krevního tlaku a funkce ledvin pacienta. U pacienta s dlouhou anamnézou hypertenze a/nebo chronického onemocnění ledvin je cílem anesteziologa často pokusit se udržet vyšší střední arteriální tlak (MAP) jak na CPB, tak mimo něj, než je normální, aby se „zlepšila renální perfuze“. Existuje velmi málo údajů na podporu této praxe, zvláště pokud potřebujeme k dosažení těchto vyšších cílů MAP použít vazopresorická činidla, a přesný cílový MAP u těchto pacientů není znám.

Tento nedostatek monitorování renální perfuze v reálném čase je v ostrém kontrastu s bdělým monitorováním mozku během kardiochirurgických operací. Mozkové oxymetry, které se běžně používají k měření saturace mozku kyslíkem, transkraniální dopplerovské systémy k měření průtoku krve mozkem a EEG k měření mozkové aktivity. Často se argumentuje použitím mozku jako indexového orgánu pro adekvátní perfuzi do zbytku těla, ale během období hemodynamické nestability je perfuze mozku zachována na úkor jiného orgánu. Za dolní hranici autoregulace mozku (TK, pod kterým se průtok krve stává závislým na krevním tlaku) se považuje TK 50-55 mmHg. [20, 21] Přestože přesné číslo u lidí nebylo stanoveno a adekvátní TK pro perfuzi ledvin je široce diskutován, spodní hranice autoregulace pro ledvinu je pravděpodobně výrazně vyšší než u mozku. Desaturace mozku proto mohou být specifické pro špatnou perfuzi do jiných orgánů, jako jsou ledviny a střeva, ale pravděpodobně nejsou na tyto změny citlivé.

Adekvátní renální perfuze je mnohem složitější než pouhé měření renálního průtoku krve nebo renální venózní oxygenace. Ledvina má v zásadě tři anatomické oblasti: ledvinovou kůru, kde se provádí většina filtrace, ledvinovou dřeň, kde se aktivně koncentruje moč, a ledvinovou pánvičku, kde se shromažďuje moč. Přibližně ¼ našeho srdečního výdeje jde do našich ledvin a většina z toho prokrvuje kůru pro filtraci. Naproti tomu dřeň dostává pouze omezené množství krve. To ve spojení s vysokou metabolickou aktivitou dřeně ledvin vede k relativně hypoxickému medulárnímu prostředí s normálním pO2 10-20 mmHg a velmi malou zásobou kyslíku. Medulární hypoxie může být důsledkem snížené dodávky kyslíku nebo zvýšené spotřeby kyslíku a je hlavním determinantem AKI a chronického onemocnění ledvin. Relativně hypoxické prostředí ledvinové dřeně a jeho role při poškození ledvin naznačují, že globální měření systémové žilní oxygenace centrálním žilním katetrem nebo dokonce renální venózní oxygenace invazivním renálním žilním katetrem mohou být špatnými monitory adekvátní renální perfuze. Ideálnějším monitorem renální hypoxie a poškození ledvin by bylo měření medulární oxygenace.

Vzhledem k fyzické blízkosti vasa recta v ledvinové dřeni s močovými sběrnými kanálky je medulární kyslíková tenze těsněji spjata s tenzi kyslíku v moči než renální venózní oxygenace. Medulární kyslíková tenze byla měřena invazivně ve studiích na zvířatech a koreluje s močí z ledvinové pánvičky a oxygenací moči močového měchýře. U prasat bylo prokázáno, že okysličení moči močového měchýře klesalo se zvyšujícím se stupněm hypoxémie a krvácení, poté se obnovilo resuscitací. Bylo zjištěno, že tyto změny vedou k dalším globálním hemodynamickým změnám a zvýšení deficitu bází nebo laktátové acidózy. U ovčího modelu sepse byl snížen dřeňový i močový kyslík a obnovení systémového krevního tlaku norepinefrinem dále snížilo napětí kyslíku v ledvinové dřeni i v moči. Bylo zjištěno, že jak medulární, tak pánevní tenze kyslíku v moči významně klesají s nástupem CPB u prasat, postupně se zvyšuje po ukončení bypassu, ale zůstává nižší než hladiny před CPB, což naznačuje, že hemodynamika CPB může být významným přispěvatelem k rozvoji AKI v kardiochirurgii.

V roce 1996 Kainuma a kol. umístil kyslíkovou elektrodu do močového katétru 96 pacientů podstupujících srdeční operaci s CPB. V jejich sestavě bylo mezi špičkou katétru a oxymetrem 20 ml mrtvého prostoru. Vzorky byly odebírány z uzavíracího kohoutu v blízkosti oxymetru každé dvě hodiny pro kalibraci. Zjistili výrazné snížení tenze kyslíku v moči u všech pacientů během CPB. U některých pacientů se po CPB obnovila oxygenace moči, ale u 34 % pacientů po bypassu nadále klesala tenze kyslíku v moči a tito pacienti měli významně vyšší výskyt AKI. Došli k závěru, že monitorování kyslíku v moči může být lepší než jiná invazivnější měření renální perfuze, ale dosud nebyla publikována žádná další práce o monitorování kyslíku v moči u lidí během kardiochirurgických operací.

Technologie optických vláken se používá v endoskopii pro detekci rakoviny. Kontinuální měření krevních plynů bylo také prováděno u pacientů podstupujících kardiopulmonální bypass implantací sond pro snímání kyslíku z optických vláken do vnitřní jugulární žíly prostřednictvím centrálního katétru nebo do radiální tepny pomocí katétru radiální tepny. Kontinuální měření krevních plynů bylo také prováděno u pacientů podstupujících kardiopulmonální bypass implantací sond pro snímání kyslíku z optických vláken do vnitřní jugulární žíly prostřednictvím centrálního katétru nebo do radiální tepny pomocí katétru radiální tepny.

Nedávno Evans et al umístili sondu pro snímání kyslíku z optických vláken do špičky močového katétru u 35 pacientů podstupujících srdeční operaci s kardiopulmonálním bypassem. Jejich design studie byl velmi podobný našemu v tom, že umístili sondu pro snímání kyslíku z optických vláken do špičky močového katétru. Rozdíl v našem návrhu je v tom, že jsme vytvořili průtokovou komoru s kyslíkovým senzorem v ní.

Doufáme, že pozdější bude úzce korelovat s tím na špičce močového katétru, ale bude to méně invazivní přístup k monitorování kyslíku v moči. V naší studii plánujeme umístit dvě tenzní kyslíkové sondy z optických vláken do standardního močového katétru. První sonda bude umístěna do močového katétru a navlečena na špičku katétru (ačkoli je stále uvnitř katétru a ne v těle), aby se změřilo napětí kyslíku v moči močového měchýře. Druhá bude průtočná komora se senzorem kyslíku z optických vláken a senzorem průtoku moči uvnitř. Tento průtok skrz komůrku bude umístěn mezi močový katétr a sběrnou hadičku (viz obrázek 1, přiložený v části „Další dokumenty“). Jednocestný ventil v průtočné komoře umožní průchod moči, ale zabrání zpětnému toku buď moči nebo vzduchu.

Hypotézou je, že méně invazivní průtok komorovým oxymetrem poskytne podobná měření jako blíže umístěné vlákno na špičce močového katétru, že obojí poskytne spolehlivé měření okysličení moči a že tato měření budou předpovídat pooperační akutní poškození ledvin u kardiochirurgických pacientů.