Kaliumkinetik während und nach der Hämodialyse und Kaliumprofilierung zur Vorbeugung von Arrhythmien (PANDORA)

Studientyp: spontan interventionell, nicht-pharmakologisch, explorativ, prospektiv, monozentrisch. Geeignete Patienten werden einer hämodialytischen Behandlung im Rahmen des normalen klinischen Verlaufs unterzogen.

Die Studie ist in einen Zeitraum A und einen Zeitraum B unterteilt die Validierungsphase des mathematischen Modells (Schritt 3). Periode B umfasst die Phase der Verwendung des mathematischen Modells zum Modulieren der Blutkonzentration von Kalium und Minimieren des Risikos des Auftretens von Arrhythmien während und nach der Dialyse (Schritt 4).

Studienpopulation:

Die Studienpopulation besteht aus 6 auswertbaren, ambulanten Patienten mit chronischem Nierenversagen, die dreimal wöchentlich eine Hämodialyse durchführen müssen, um zu überleben.

Im Falle des Abbruchs eines Patienten wird ein anderer Patient aufgenommen, um 6 Patienten zu erreichen, die sowohl am Ende von Periode A als auch am Ende von Periode B der Studie auswertbar sind.

Labortests werden an zwei Labors gesendet: das Bologna Metropolitan Unique Laboratory für die Harnstoffdosierung und das Laboratory of U.O. Nephrologie Dialyse und Transplantation zur intrazellulären Kaliumdosierung und zur Dosierung von extrazellulärem Kalium, Natrium, Kalzium, Bikarbonatämie, Blutzucker.

Die Messung des intrazellulären Kaliums wird durch eine selektive Ionensonde durchgeführt. Die erste Phase (Schritt 1) ​​ist gekennzeichnet durch die Durchführung von Messungen der intra- und extrazellulären Kaliumkonzentration und die Bestimmung der Konzentration von Harnstoff, Blutzucker und Plasmaelektrolyten, die eng mit der Kaliumkinetik zusammenhängen. Zu Beginn und am Ende der Dialyse wird eine Körperimpedanzanalyse durchgeführt, um die Größe der intra- und extrazellulären Volumina abzuschätzen, in denen die gelösten Stoffe enthalten sind, und die Variation dieser sekundären Volumina zur Dehydratation, die durch die Dialysebehandlung erhalten wird. Während der Dialyse ab 8:00 Uhr werden alle 30 Minuten Messungen durchgeführt, um abzuschätzen, wie sich ausgedehnte und konvektive Prozesse der Dialysebehandlung auf die Kaliumkinetik auswirken. Parallel zu den Blutproben werden 12 abgeleitete EKGs zur Aufzeichnung der elektrischen Aktivität des Herzens in Verbindung mit der Messung der Konzentration von Elektrolyten und insbesondere von extra/intrazellulärem Kalium durchgeführt. Besonderes Augenmerk wird auf die Erkennung von Rhythmusänderungen wie vorzeitige ventrikuläre oder supraventrikuläre Kontraktionen, Änderungen des korrigierten QT-Intervalls und das eventuelle Einsetzen tatsächlicher Arrhythmien gelegt. Nach 60 Minuten nach Dialyseende werden stündliche Messungen von Harnstoff, Blutzucker, intra- und extrazellulärem Kalium, EKG wiederholt. Die Körperimpedanzanalyse wird 60 Minuten nach Dialyseende und am Ende des Beobachtungszeitraums (19:00 Uhr) nach 7 Stunden nach Dialyseende wiederholt. Aufgrund des langsamen Gleichgewichts zwischen gelösten Stoffen im intravaskulären Raum und gelösten Stoffen im extravaskulären Raum sind Messungen nach dem Ende der Dialyse erforderlich, um den Rückprall von gelösten Stoffen auf Plasmaebene zu bewerten. Eine Körperimpedanzanalyse nach dem Ende der Dialyse ist notwendig, um zu beurteilen, ob die Umverteilung von gelösten Stoffen zwischen intra- und extravaskulärem Kompartiment einer Änderung des Verhältnisses von intra- zu extrazellulären Volumina entspricht. EKG-Aufzeichnungen sind in diesem Stadium auch gleichzeitig mit Blutproben erforderlich, um das Auftreten vorzeitiger ventrikulärer oder supraventrikulärer Kontraktionen nach der Dialyse, Änderungen des korrigierten QT-Intervalls und das eventuelle Einsetzen tatsächlicher Arrhythmien zu beurteilen. Solche elektrokardiographischen Veränderungen können durch den Kalium-Rebound beeinflusst werden und das Verhältnis zwischen intrazellulärem und extrazellulärem Kalium verändern. Die erwartete Zeit zum Abschluss der Messphase bei allen 6 eingeschlossenen Patienten beträgt 4 Monate.

Alle Patienten, die in die Studie aufgenommen werden, unterziehen sich:

1. Hämodialysetherapie unter Verwendung einer 240-minütigen Hämodiafiltration mit Online-Reinfusion des endogenen Ultrafiltrats (HFR) auf einer Flexya®-Hämodialysemaschine (Medtronic, Mirandola, Italien), der verwendete Filter wird der HFR-Filter (Medtronic, Mirandola, Italien) sein, ein Doppelkammerfilter Filter, der für die HFR-Dialysetechnik verwendet wird. Der erste Teil des Filters besteht aus einem High-Flux Polyphenylen-Membran-Hämofilter. Durch den Hämofilter wird ein körpereigener Ultrafilter erhalten, indem durch einen mechanischen Ultrafiltrationsprozess ein Teil des Blutes vom Plasmawasser getrennt wird. Der stündliche Fluss des endogenen Ultrafilters wird automatisch basierend auf den Transmembrandruckwerten innerhalb des Hämofilters erhalten. Das erzeugte endogene Ultrafiltrat wird dann vom Hämofilter zu einer Patrone geleitet, die ein neutrales Harz enthält, wo dank einer Adsorptionsoberfläche von 700 m2/Gramm Harz ein Adsorptionsprozess stattfindet. Nach der Adsorption wird das Ultrafiltrat im Ganzen wieder dem Blut zugeführt, das wiederum den zweiten Teil des HFR-Filters erreicht. Die zweite Kammer des HFR-Filters ist ein Low-Flow-Polyphenylenfilter, in dem Gewichtsverlust und Diffusionsprozesse stattfinden. Der Blutfluss aus dem Gefäßzugang wird auf Werten > 250 ml/Minute gehalten, der Dialysierflüssigkeitsfluss beträgt 500 ml/Minute. Die Gewichtsabnahme während der Dialysebehandlung wird gemäß den klinischen Bedürfnissen des Patienten verordnet.
2. Bewerten Sie die Kalium-, Natrium-, Bicarbonatämie-, Calcämie-, Harnstoff- und Blutzuckerwerte, wobei die Kinetik von Kalium eng mit der anderer gelöster Stoffe verbunden ist (z Pumpen zwischen interagierenden mehreren Ionen). Die Dosierung von Kalium, Bikarbonat, Kalzium, Natrium, Glukose und Harnstoff wird alle 30 Minuten für insgesamt 9 Blutproben für die Dialysesitzung (Hämodialyse 1) durchgeführt. Nach 60 Minuten nach Ende der Dialysesitzung werden bei jedem Patienten alle 60 Minuten 7 Blutproben für intra- und extrazelluläres Kalium, Bikarbonat, ionisiertes Kalzium, Natrium, Harnstoff und Blutzucker entnommen (Post-Hämodialyse 1). Zu Beginn der nächsten Dialyse (Hämodialyse 2) werden insbesondere Blutproben von Kalium, Natrium, Bikarbonatämie, Kalzium, Harnstoff und Blutzucker entnommen, um den Grad des Kalium-Rebounds im interdialytischen Intervall zu überprüfen. Während der Hämodialyse 2 werden keine weiteren Bluttests oder instrumentellen Untersuchungen durchgeführt und der Patient sollte in der Zeit nach der Hämodialyse nicht unter Beobachtung bleiben.
3. Bewerten Sie sowohl das extrazelluläre als auch das intrazelluläre Kalium während der Dialysesitzungen und in den Stunden nach der Dialyse selbst entsprechend dem erwarteten Zeitintervall. Die Messung des intrazellulären Kaliums wird durch eine selektive Ionensonde durchgeführt.
4. EKG mit 12 abgeleiteten Elektrokardiographen für 5 Minuten für insgesamt 16 EKG-Pfade pro Patient pro Dialysesitzung. Das EKG wird gleichzeitig mit den Blutproben alle 30 Minuten für insgesamt 9 Spuren pro Dialysesitzung durchgeführt. Nach 60 Minuten nach Ende der Dialysesitzung wird bei jedem Patienten alle 60 Minuten eine neue EKG-Aufzeichnung für insgesamt 7 EKGs durchgeführt.

(e) Körperimpedanzanalyse unter Verwendung von Electrofluid Graph Machine® (Akern, Pontassieve, Italien), um die extraintrazellulären Kompartimente jedes Patienten zum Zeitpunkt 0 (Dialysestart) bei 240 Minuten (Ende der Dialyse) nach 60 Minuten nach dem Ende der Dialyse zu beurteilen und nach 7 Stunden nach dem Ende der Dialyse.

(f) Verwendung des Natriumsensors (Medtronic, Mirandola, Italien) während der dialytischen HFR-Behandlung, um die von Natrium gemessenen Leitfähigkeitswerte mit den während der dialytischen Behandlung gemessenen Blutelektrolytwerten zu vergleichen.

Die zweite Phase (Schritt 2) der Studie besteht aus der Entwicklung eines mathematischen Modells der Kinetik gelöster Stoffe in der Hämodialyse und während der postdialytischen Phase. Das mathematische Modell wird in der Lage sein, die Leistung einiger der wichtigsten gelösten Stoffe und insbesondere der extra- und intrazellulären Kaliumkonzentration mit angemessener Genauigkeit zu simulieren.

Die Entwicklung des mathematischen Modells kann stattfinden, wenn Daten aus Schritt 1 von allen 6 eingeschlossenen Patienten gesammelt wurden.

Das mathematische Modell wird von Prof. Mauro Ursino, Department of Electrical Electronic and Information Engineering, University of Bologna, entwickelt. Das Modell wird die Eigenschaften haben, Folgendes vorherzusagen: a) die Veränderung der Gesamtkörpermasse von intrazellulärem und extrazellulärem Kalium während und nach der Dialysesitzung; b) die Kinetik der intra- und extrazellulären Kaliumkonzentration während der Dialyse und für die ersten 7 Stunden nach der Dialysebehandlung. Das mathematische Modell der Kaliumkinetik umfasst die Na/K/ATPase-abhängige Pumpe, die der hauptsächliche aktive Transportmechanismus ist, den passiven Diffusionsmechanismus von Kalium vom intrazellulären zum extrazellulären Kompartiment, die Ausbreitung von Kalium durch die Dialysemembran, die Variation im intradialytischen Volumen, der Rebound von Kalium und gelösten Stoffen nach der Dialyse, die Rolle der Plasmaosmolarität. Das Modell umfasst zwei Kompartimente (intra und extrazellulär), den Austausch von Flüssigkeitsvolumina für Osmose und Ultrafiltration, die Kinetik verschiedener gelöster Stoffe, den Austausch durch Diffusion. Die erwartete Zeit bis zum Abschluss von Schritt 2 von 6 auswertbaren Patienten beträgt 3 Monate.

Schritt 3. Das am vorherigen Punkt entwickelte Modell wird verwendet, um die zeitliche Kinetik von gelösten Stoffen und insbesondere von Kalium während der intradialytischen Phase und in den frühen Stunden nach der Dialyse zu simulieren. Dazu werden die Modellvorhersagen mit den in vivo Ergebnissen verglichen. Möglicherweise werden "Anpassungs"- und Minimierungstechniken verwendet, um diese Parameter des Modells mit einem unvollständigen physiologischen Wissen abzuschätzen. Die Unterschiede zwischen Modell und Daten werden sorgfältig analysiert, um zu verstehen, ob sie nur auf Messfehler, individuelle Variabilität oder Modellfehler zurückzuführen sind. Im letzteren Fall werden die Änderungen zur Überschreitung der Modellgrenzen abgerechnet. Im zweiten Fall (individuelle Variabilität) suchen die Forscher nach Methoden der Online-Schätzung, um das Modell an den einzelnen Patienten anzupassen. Die mathematische Modellsoftware wird in das Flexya-Hämodialysegerät implementiert, um sie während einer normalen Online-HFR-Sitzung bei an der Studie teilnehmenden Patienten anzuwenden. Während der Dialyse ab 8:00 Uhr morgens werden alle 30 Minuten Messungen der gelösten Stoffe (intra- und extrazelluläres Kalium, Harnstoff, Blutzucker, Bikarbonatämie, Natrium, Kalzium) durchgeführt, um die Abweichung zwischen den vom mathematischen Modell vorhergesagten Werten abzuschätzen Messlücken und den durch Labortests tatsächlich gemessenen Werten. Gleichzeitig mit den Blutproben werden 12 abgeleitete EKGs durchgeführt. Nach 60 Minuten Dialyse werden stündliche Messungen der gelösten Stoffe und des EKG wiederholt. Die Körperimpedanzanalyse wird 60 Minuten nach Dialyseende und am Ende des Beobachtungszeitraums (19:00 Uhr) nach 7 Stunden nach Dialyseende wiederholt. Messungen nach der Dialyse sind zur Modellvalidierung und zur Beurteilung der Übereinstimmung zwischen der tatsächlichen Konzentration gelöster Stoffe und den vom Modell vorhergesagten Werten erforderlich. Eine Körperimpedanzanalyse nach dem Ende der Dialyse ist notwendig, um zu beurteilen, ob die Umverteilung von gelösten Stoffen zwischen intra- und extravaskulärem Kompartiment einer Änderung des Verhältnisses von intra- zu extrazellulären Volumina entspricht. Gleichzeitig sind in diesem Stadium auch EKG-Aufzeichnungen erforderlich. Die erwartete Zeit bis zum Abschluss von Phase 3 von 6 auswertbaren Patienten beträgt 6 Monate.

Schritt 4. Das bereits validierte Modell wird verwendet, um das Kaliumprofil im Dialysebad zu bestimmen, um den optimalen Trend der intrazellulären Kaliumämie sicherzustellen, um die richtige Form des Kaliumtrends zu identifizieren, um Risikofaktoren zu minimieren und das Auftreten von Arrhythmien reduzieren. Die voraussichtliche Zeit bis zum Abschluss von Schritt 4 beträgt 4 Monate.