Srovnání NIRS ledvin a končetin pro predikci akutního poškození ledvin spojeného s kardiochirurgií

Akutní poškození ledvin (AKI) je běžnou komplikací srdečních operací, která se vyskytuje až u 40 % pacientů.1, 2 To je více než 10násobek výskytu jiných závažných pooperačních komplikací v kardiochirurgii, jako je mrtvice nebo hluboká infekce hrudní kosti a je dokonce vyšší než výskyt prodloužené ventilace.3, 4 Závažná AKI vyžadující novou dialýzu po kardiochirurgickém výkonu se vyskytuje u 1–6 % pacientů po kardiochirurgické operaci.3, 5 AKI prodlužuje dobu hospitalizace z 5 na 11 dní a zvyšuje náklady nemocnice z 18 463 USD na 37 674 USD na pacienta.6 Závažnost AKI je silně spojena s nemocniční mortalitou, přičemž i nejmírnější formy AKI mají více než dvojnásobnou úmrtnost a závažnější formy mají 10–30krát vyšší úmrtnost (v závislosti na definici těžké AKI a populaci pacientů ).6, 7 AKI přispívá k 300 000 úmrtím ročně v USA a 2 milionům úmrtí na celém světě každý rok.8, 9 Pokud vezmeme v úvahu pouze nejrelevantnější skupiny pacientů (velké operace aorty a páteře, příslušné kardiovaskulární zákroky, pacienti na intenzivní péči na mechanické ventilaci, pacienti s těžkým traumatem) , jen v USA je více než 3,1 milionu pacientů ročně ohroženo AKI.10-14 Z toho 30,6 %12, 13, 15 bude trpět AKI – což znamená, že roční náklady na nemocnice dosahují 19 miliard USD.6 Právě z těchto důvodů uvádí Společnost hrudních chirurgů selhání ledvin jako jednu z 5 hlavních komplikací kardiochirurgie.

Patofyziologie AKI po kardiochirurgickém výkonu je multifaktoriální, ale důležitou roli pravděpodobně hrají hluboké hemodynamické změny, ke kterým dochází v kardiochirurgii. Ledvinová dřeň má nejvyšší metabolickou aktivitu a nejmenší zásobu kyslíku v ledvinách a medulární hypoxie je považována za hlavní determinantu AKI.16, 17 Jedním z hlavních omezení ve snaze snížit výskyt AKI je nedostatek skutečného časový monitor renální hypoxie. Vzhledem k tomu, že neexistuje žádná současná léčba AKI, jakmile se onemocnění objeví, prevence je základem léčby a důležitým krokem v prevenci AKI je její včasné rozpoznání. Současné diagnostické metody založené na sérovém kreatininu, oligurii nebo dokonce nových biomarkerech však trvá hodiny až dny, než se stanou diagnostickými. Vyšetřovatelé nemají žádný uznávaný standard pro diagnostiku hypoxie ledvin v reálném čase, než se zranění stane nevratným. Většina klinických lékařů zakládá intraoperační hemodynamické cíle pro ledvinu na „vzdělaných odhadech“ adekvátní renální perfuze, protože přesné cíle srdečního výdeje nebo středního arteriálního tlaku pro prevenci AKI nejsou známy. Dokonce i praxe sledování výdeje moči je nejistá kvůli jejímu nespecifickému vztahu k funkci ledvin.18-20 Blízká infračervená spektroskopie (NIRS) je slibná technologie pro monitorování tkáňové hypoxie, protože je neinvazivní a má dlouhou historii klinického použití jako monitor cerebrální oxymetrie v kardiochirurgii i cévní chirurgii. Protože NIRS měří směs arteriální a venózní kapilární oxygenace, je zvláště vhodný pro sledování rovnováhy mezi spotřebou kyslíku a dodáním. Velké množství literatury popisuje použití NIRS jak jako systémového monitoru perfuze, tak jako regionálního monitoru perfuze ledvin u novorozenců a malých dětí.21-26 U dospělých kardiochirurgických pacientů dvě studie používající ultrazvukově řízené umístění senzorů NIRS přes ledvinu zjistily, že intraoperační regionální desaturace kyslíkem v tkáních byla spojena s následným rozvojem AKI.27, 28 Třetí studie zjistila korelaci mezi měřením saturace kyslíkem NIRS v saturace ledvin a renálních žil kyslíkem u dospělých kardiochirurgických pacientů.29 Problém těchto studií však spočívá v tom, že vyloučili pacienty pro index tělesné hmotnosti (BMI) vyšší než 30 kg/m2 nebo pokud byl povrch jejich ledviny více než 4 cm od kůže. Podle Centra pro kontrolu nemocí je výskyt obezity (BMI vyšší než 30 kg/m2) ve Spojených státech více než 40 % a obézní pacienti podstupující kardiochirurgický výkon jsou vystaveni zvýšenému riziku AKI.30, 31 Pokud je tedy NIRS umístěn nad ledviny u dospělých pacientů mají být účinným nástrojem při monitorování hypoxie ledvin u dospělých ve Spojených státech, pak musí být tato technologie účinná u všech dospělých pacientů.

Hlavním omezením použití NIRS pro monitorování renální hypoxie u dospělých je hloubka průniku signálu. Pokyny výrobců naznačují, že maximální hloubka průniku NIRS je 2,5 cm. Skutečná hloubka průniku měření NIRS závisí na separaci zdroj-detektor, specifickém použitém algoritmu a optických vlastnostech měřené tkáně. Když se NIRS modeluje experimentálně, existuje nelineární vztah mezi oddělením zdroje a detektoru a hloubkou průniku tak, že vzdálenost mezi zdrojem a detektorem 20 mm vedla k hloubce průniku 10 mm, ale vzdálenost mezi zdrojem a detektorem 40 mm vedla k hloubka průniku 15mm.32 Zatímco u velmi hubených dospělých jedinců může být povrch ledviny do 2 cm od kůže, ledvinová dřeň (kde se předpokládá výskyt většiny AKI) je o několik centimetrů hlubší, a proto je nepravděpodobné, že bude přesně monitorována.

Vyvstává tedy otázka, jak tyto kardiochirurgické studie dospělých prokázaly vztah mezi NIRS umístěným nad ledvinou, výsledkem AKI a dokonce saturací renálních žil kyslíkem.27-29 Laboratoř vyvinula prasečí model, ve kterém výzkumníci přímo porovnávali medulární koncentraci kyslíku v ledvinách s měřením NIRS umístěným nad ledvinou a stehnem během hemoragického šoku a aortální okluze.33 Výzkumníci zjistili během extrémních hemodynamických změn, jako je okluze aorty, mírná korelace mezi NIRS a invazivní koncentrací kyslíku v ledvinové tkáni, ale to platilo bez ohledu na to, zda byly senzory NIRS umístěny nad ledvinou nebo přes stehno. Vztah mezi NIRS ledvin a NIRS stehna byl silnější než vztah s koncentrací kyslíku v ledvinách. To bylo u zvířat se vzdáleností ledvin od povrchu kůže menší než 2 cm. Celkově vzato tato data naznačují, že renální NIRS u dospělých může měřit okysličení podkožní tkáně, ale stále jde o globální monitor perfuze, který může předpovídat špatnou globální perfuzi a riziko AKI. Studie u dospělých pacientů po kardiochirurgické operaci skutečně ukázala, že senzory NIRS umístěné přes stehno předpovídaly následnou AKI s analýzou charakteristik operátora přijímače, která naznačovala optimální mezní hodnotu 67 % a plochu pod křivkou 0,84,34 Účelem současného návrhu studie je přímo porovnat NIRS umístěný nad ledvinou s NIRS umístěným nad paží nebo stehnem u dospělých pacientů s kardiochirurgickým výkonem s rizikem AKI. Hypotézou je, že NIRS končetin a ledvin NIRS budou předpovídat AKI a že schopnost NIRS předpovídat AKI u dospělých pacientů po kardiochirurgické operaci bude nezávislá na BMI a vzdálenosti povrchu ledvin od kůže.